液壓橡膠密封件的使用性能和密封機(jī)理

　　液壓橡膠密封件可以提高產(chǎn)品性能與效率，防止空氣和污染物進(jìn)入系統(tǒng)和元件內(nèi)部造成油液污染以及液體泄漏，是機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)元件，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。在這里，本文將著重介紹液壓橡膠密封件的使用性能和密封機(jī)理。

　　液壓橡膠密封件的使用性能

　　液壓橡膠密封件的使用必須滿足以下性能：

　　使用壽命長(zhǎng)。液壓橡膠密封件應(yīng)具有良好的彈性、耐熱性、耐寒性、耐壓性、耐磨性及一定的物理機(jī)械強(qiáng)度等，并且擁有良好的使用壽命。

　　良好的相容性。液壓橡膠密封件因其長(zhǎng)期浸泡在液壓油中，所以極易溶脹、溶解或脆化變硬等，使之喪失密封作用。因此液壓密封件對(duì)液壓油必須具有良好的相容性。

　　液壓橡膠密封件的泄漏量必須極小，具有良好的密封作用。并且，液壓橡膠密封件能隨液壓油的壓力增高而自動(dòng)提高其密封作用，即使在高壓及高溫等惡劣工作環(huán)境下，液壓橡膠密封件的泄漏量也不能有明顯的增加。

　　價(jià)格低廉。液壓橡膠密封件除了應(yīng)易于制造和安裝、其相應(yīng)的密封槽易于加工制造、對(duì)密封表面的加工精度等要求又較低之外，其價(jià)格也必須低廉，滿足用戶大量長(zhǎng)期的使用。

　　摩擦阻力小。為避免或減少液壓設(shè)備產(chǎn)生低壓爬行等不良現(xiàn)象，液壓橡膠密封件必須具有較低的靜摩擦阻力和動(dòng)摩擦阻力，并且其摩擦系數(shù)應(yīng)非常穩(wěn)定。

　　綜上所述， 對(duì)液壓橡膠密封件的基本要求是：使用壽命長(zhǎng)、良好的相容性、密封性好、安全可靠、并力求結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，制造維修方便，成本低廉。尤其，大多數(shù)密封件是易損件，應(yīng)保證互換性，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。

　　液壓橡膠密封件的密封機(jī)理

　　密封的分類

　　密封從專業(yè)角度可分為靜密封和動(dòng)密封兩大類。

　　靜密封主要有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類。如果根據(jù)工作壓力，靜密封又可分為中低壓靜密封和高壓靜密封。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟、寬度較寬的墊密封，高壓靜密封則用材質(zhì)較硬、接觸寬度很窄的金屬墊片。

　　動(dòng)密封分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類型。按密封件與其作用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件是否接觸，可以分為接觸式密封和非接觸式密封。一般說來，接觸式密封的密封性好，但受摩擦磨損限制，適用于密封面線速度較低的場(chǎng)合。非接觸式密封的密封性較差，適用于較高速度的場(chǎng)合。

　　密封機(jī)理

　　密封件的密封機(jī)理涉及兩個(gè)因素，一是腔體的密封，主要指密封件外緣(靜態(tài)部件)在腔體中的定位;二是密封唇口與旋轉(zhuǎn)軸表面接觸的動(dòng)態(tài)密封，這是密封件最重要的功能。

　　腔體的密封

　　密封件的外緣為保證密封件在腔體的靜態(tài)密封和孔內(nèi)的穩(wěn)固定位，并易于裝配，一般為橡膠材質(zhì)包覆金屬骨架，以便把橡膠彈性體的可靠靜態(tài)密封能力和金屬骨架支持定位的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合為一體。另外，其外緣設(shè)計(jì)有倒角，以便于裝配。還有密封件在外緣上設(shè)計(jì)溝槽以增加附著力，避免密封件后退和歪斜的危險(xiǎn)，同時(shí)也加大了壓配合公差，可提高密封件靜態(tài)密封的可靠性。外緣設(shè)計(jì)為金屬外骨架的密封件適用于要求在腔體中安裝特別牢固和精確的場(chǎng)合，要注意的是當(dāng)密封件座孔內(nèi)表面糙時(shí)應(yīng)當(dāng)涂覆密封膠，在密封座處可以使用密封劑。

　　密封唇口與旋轉(zhuǎn)軸表面接觸的動(dòng)態(tài)密封

　　密封件的密封唇接觸區(qū)的密封機(jī)理對(duì)密封件所起的密封功能具有極其重要的意義，它取決于密封唇的設(shè)計(jì)、彈性材料的結(jié)構(gòu)、軸表面的粗糙度等。密封唇的徑向力、密封唇的角度設(shè)計(jì)和唇尖與彈簧中心的距離設(shè)計(jì)的綜合作用，產(chǎn)生了一種對(duì)軸面不對(duì)稱分布的接觸壓力：在油側(cè)壓力最大并陡升增加、在空氣側(cè)壓力呈小角度衰減。在過盈量(密封唇的內(nèi)徑在自由狀態(tài)、無負(fù)荷情況下設(shè)計(jì)為比軸的直徑略小)的配合下，接觸壓力的這種不對(duì)稱分布，與旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的圓周環(huán)形緊箍力的聯(lián)合作用，導(dǎo)致密封唇接觸區(qū)的結(jié)構(gòu)特性變形。這種密封彈性體變形結(jié)構(gòu)是油封試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)形成的，對(duì)密封性能起著決定性作用(因此，密封件需要一個(gè)試運(yùn)轉(zhuǎn)的磨合期)。螺旋線的影響加上軸的旋轉(zhuǎn)，由這種變形構(gòu)造產(chǎn)生向油側(cè)的泵吸作用。

　　密封件密封唇口滑動(dòng)面的摩擦特性受流體的黏度與滑動(dòng)速度支配，在這個(gè)滑動(dòng)面上有油膜存在。密封件與軸的相互滑動(dòng)表面就在這個(gè)油膜分離的潤(rùn)滑狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)，因此保持摩擦力小，磨損少。在密封件滑動(dòng)接觸面上油的流動(dòng)是從大氣側(cè)流向油側(cè)又從油側(cè)流向大氣側(cè)的循環(huán)?；瑒?dòng)面的潤(rùn)滑良好，可防止磨損的進(jìn)行，由此沒有泄漏。所以說，對(duì)油封密封唇唇口材料，唇部形狀這兩個(gè)因素進(jìn)行微妙控制從而影響密封件的潤(rùn)滑特性和密封原理，是至關(guān)重要的。

　　自封式壓緊型液壓密封件

　　常用的自封式壓緊型液壓密封件主要是O型密封圈，圓型密封圈和方形密封圈等，它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此它們是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的動(dòng)密封元件和靜密封元件。它們安裝在密封槽內(nèi)通常產(chǎn)生10%~25%的徑向壓縮變形，并對(duì)密封表面產(chǎn)生較高地初始接觸應(yīng)力，從而阻止無壓力液體的泄漏。液壓缸工作時(shí)，壓力液體擠壓自封式壓緊型液壓密封件，使之進(jìn)一步變形，并對(duì)密封表面產(chǎn)生較大的隨壓力液體的壓力，嚴(yán)格地說應(yīng)為壓強(qiáng)。隨之增高的附加接觸應(yīng)力，與初始接觸應(yīng)力一起共同阻止壓力液體的泄漏。但當(dāng)工作壓力大于10 MPa時(shí)，為了避免合成橡膠質(zhì)自封式壓緊型液壓密封件的一部分被擠入密封間隙而在液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)中被切掉而造成泄漏，須在合成橡膠質(zhì)自封式壓緊型液壓密封件的受壓側(cè)各設(shè)置一個(gè)合成樹脂擋圈，如尼龍擋圈、聚甲醛擋圈和填充聚四氟乙烯擋圈。由于合成橡膠質(zhì)自封式壓緊型液壓密封件工作時(shí)具有較大的壓縮變形，因此其靜摩擦阻力特別大，通常為其動(dòng)摩擦阻力的兩倍多。如此大的靜摩擦阻力在一些低壓液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中勢(shì)必造成低壓爬行及操作困難等不良現(xiàn)象，這正是自封式壓緊型液壓密封件很少單獨(dú)用作動(dòng)密封件的原因。