液壓支架缸柱密封技術(shù)對比分析
發(fā)布時間2014-10-19   瀏覽：1,091 views   調(diào)整大小： 16px  14px  12px
1 密封形式的發(fā)展
針對密封材料的性能，新的設(shè)計理念已在密封件中應(yīng)用，稱之為組合密封。即在液壓支架密封件中，密封產(chǎn)品由多個零部件裝配組合而成，且各零部件為不同的材質(zhì)，如活塞組合密封。活塞組合密封圈由采用不同密封材料的3部分組成。它利用不同材料性能互補的特點，使密封產(chǎn)品的密封性能達到單一材料無法達到的性能水平。實踐證明，采用多種材料的組合密封，性能可靠，使用壽命長，在高可靠性液壓支架中已得到廣泛使用。
2 密封方案分析
3．1活塞密封
（1）鼓型密封圈。如圖1a所示，產(chǎn)品上下兩端為丁腈夾布橡膠u型圈，中間為純丁腈橡膠材料。該結(jié)構(gòu)使用較早，使用的數(shù)量也多，但產(chǎn)品斷面大，拉伸后回縮性能不好，需采用開放式安裝溝槽。
（2）山型密封圈。如圖1b所示，采用丁腈橡膠制造，其主要特點是：斷面小，在一個階段內(nèi)廣泛使用。但由于其斷面尺寸偏小，密封圈承壓能力不足，磨損也較快，目前使用量已很少。
（3）活塞組合密封。組合密封圈由3部分組成，如圖1C所示，密封環(huán)（表面環(huán)）、彈性體（預(yù)加載元件）和擋圈，三者共同組合成1個成套活塞組合密封。
鼓型密封圈

鼓型密封圈 山型密封圈 組合密封圈

圖1活塞密封結(jié)構(gòu)形式
該活塞組合密封的密封環(huán)為耐水解聚醚型聚氨酯材料，彈性體為丁腈橡膠，擋圈為聚甲醛（POM） 材料。密封環(huán)與千斤頂缸筒接觸，且與缸筒往復(fù)相對運動，要求有高的抗撕裂強度和好的耐磨性；彈性體為密封環(huán)提供安裝預(yù)壓縮應(yīng)力，進行初始加載，具有良好的 回彈性和小的壓縮應(yīng)變；擋圈則防止密封環(huán)被擠入活塞與缸筒的間隙之中，保護密封環(huán)不被高壓破壞。它們?nèi)吖餐纹鹫麄€活塞組合密封，以提高該組合密封的 高壓密封性能，確保密封有較長的使用壽命。
丁腈橡膠彈性體作為加載元件，在活塞組合密封受到較高液壓力時，能增大活塞組合密封的密封環(huán)與缸筒的接觸應(yīng)力。一般而言，丁腈橡膠的泊松比A0．5，而聚氨酯的泊松比A0．47。根據(jù)彈性體的壓力傳遞系數(shù)可知，丁腈橡膠的彈性體的壓力傳遞系數(shù)1，聚氨酯的彈性體的壓力傳遞系數(shù)0．887，即丁腈橡膠比聚氨酯具有更優(yōu)良的壓力傳遞效果。圖1c所示的活塞組合密封，將丁腈橡膠與聚氨酯的性能進行優(yōu)化，使產(chǎn)品既具有良好的壓力傳遞能力，又具有良好的回彈性和耐磨性，具有自密封的特點，且比單一使用聚氨酯的鼓型圈的自密封效果好。
就活塞組合密封而言，由于彈性體丁腈橡膠的硬度為邵氏80A，聚氨酯密封環(huán)的硬度為邵氏95A，其設(shè)計的密封過盈量比單一使用聚氨酯的鼓型密封圈要大，因此其允許的液壓缸漲缸量也較鼓型密封圈的大，即其密封適應(yīng)能力比鼓型圈更好，其密封性能明顯優(yōu)于鼓型密封圈。
3．2 活塞桿密封

（1）蕾型密封圈。如圖2a所示，具有耐壓高、防擠壓性能強、密封可靠的特點，但其成本高，使用數(shù)量較少，一般用于導(dǎo)向套密封。

蕾型密封圈

蕾型密封圈 進口材質(zhì)組合密封圈

 

（2）組合密封。如圖2b所示，一般使用0型圈作預(yù)加載元件，加上密封外殼、擋圈組成。工作時橡膠密封圈因受壓縮產(chǎn)生的彈性預(yù)壓力將聚氨酯的外環(huán)緊貼缸筒（活塞桿），表面由抗磨性好的聚氨酯與其構(gòu)成密封，橡膠密封圈僅提供預(yù)緊力。
密封殼體由聚氨酯材料組成，彈性好，易安裝。橡膠加載元件使密封唇能夠在各種壓力條件下完全起作用，并減緩沖擊載荷對密封圈的沖擊。擋圈確保密封件在工作中承受側(cè)向載荷和極限壓力。
圖2活塞桿密封結(jié)構(gòu)形式
3 密封件生產(chǎn)工藝及安裝
（1）工藝
20世紀(jì)80年代末、90年 代初，國內(nèi)密封件廠家采用澆鑄工藝生產(chǎn)液壓支架密封件，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式為鼓型、山型和蕾型，材料為聚氨酯。原材料質(zhì)量差，生產(chǎn)工藝落后，澆鑄模壓成型工藝不 穩(wěn)定因素較多、質(zhì)量離散性大，尺寸隨時間變化量大。國產(chǎn)密封件質(zhì)量與液壓支架密封要求有較大差距，限制了聚氨酯密封圈的推廣。近年來，密封件生產(chǎn)廠家采用 了先進的自動化加工設(shè)備和優(yōu)質(zhì)進口聚氨酯半成品材料，使用“無模車削”加工工藝，解決了上述問題，使聚氨酯密封件開始廣泛使用。
（2）安裝
鼓型密封圈由于產(chǎn)品拉伸后回縮性能不好，安裝溝槽只能做成T形 開放式溝槽。由于安裝溝槽寬且深，加工量較大，增加了制造成本，同時，由于各零件裝配過程中的累積誤差，造成活塞的整體精度有所下降。山型密封圈適用于整 體式溝槽，但安裝時需使用特殊工具，安裝困難?；钊M合密封可用于閉環(huán)結(jié)構(gòu)的整體式溝槽，溝槽一般較淺，活塞精度高，且活塞組合密封圈由3部分組成，分別采用不同的材料制造，安裝方便。
4 結(jié)語
鼓 型密封圈從液壓缸在支架上的安裝位置上來說，適用于對閉合長度無特殊要求的缸柱中，材料選用聚氨酯，以提高其密封可靠性；山型密封圈適用于安裝在結(jié)構(gòu)件之 內(nèi)或空間位置有限的地方，如側(cè)推千斤頂?shù)?，可以發(fā)揮其結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)勢。但由于其磨損快等原因，除在這些場合外，其他場合已不使用；組合密封圈由于其結(jié)構(gòu)緊 湊，密封性能可靠，適用于在液壓支架各缸柱中使用。
綜 上分析，采用組合密封形式是提高液壓支架可靠性的有效途徑。①密封面使用優(yōu)質(zhì)聚氨酯材料，耐磨性好；②內(nèi)層用丁腈橡膠作預(yù)加載，與其他密封元件相比，保證 在低壓時也能可靠密封。有沖擊載荷時，由于橡膠件的彈性好，使得聚氨酯與缸摩擦減小，外用聚甲醛擋圈可以防止密封圈擠出，延長了密封件使用壽命，提高了密 封可靠性，縮短了密封失效的維護時間，提高了生產(chǎn)效率。
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