液压密封基础知识及油缸设计

液压密封基础知识及油缸设计

一、液压密封系统：

液压传动是靠密封油腔的容积变化来传递力和速度。密封不良可造成油液泄漏，从而使得机构运动不稳定，降低容积效率，污染环境，严重时会建立不起压力，系统不能工作。

二、常用的轴用、孔用（往复运动用）密封方法：

1．

间隙密封：（图1）

优点：简单，不用任何密封件，摩擦力小。

缺点：不能完全阻止泄漏，且密封性不能随压力升高而提高。

应用：直径较小，压力较低，速度较快，密封性能不是很高的环境，如换向阀、液压泵（柱塞泵）、液压马达等。在油缸中几乎不采用。

2．O形圈密封：（图2）

一般用橡胶制成。

优点：结构简单，密封性能良好，摩擦力小。

缺点：磨损后不能补偿，寿命短。

应用：可用于直线往复和回转运动，但更多的是用于固定密封，如管路、油缸盖和缸套间的密封。或适用于低等级、非关键器件。

3．U形密封件密封（即：常用的UN圈或Yx圈）：（图3为孔轴通用）

分类：轴用、孔用、孔轴通用三种。一般选孔轴通用，即UN圈。

特点：两侧唇口对称。

优点：结构简单，安装相当简单，使用压力较高（最高可达40Mpa）,密封性能良好，密封性能随压力升高而提高，并能自动补偿磨损量，摩擦力小，成本低，对油缸的表面要求也不高。

缺点：

密封圈质量容易材质影响，国产件一般寿命在1-2年。进口件则寿命较长。

使用温度一般＜100℃

往复速度：≤0.5m/s

应用：相当广泛。

4．挤压式密封件密封（即：常见的格来圈及斯特封）：（图4）

格来圈（图4）

斯特封（图5）

优点：结构简单，使用压力高（最高可达70Mpa）,密封性能良好，密封性能随压力升高而提高，并能自动补偿磨损量，摩擦力小，成本低，使用温度可达120℃，往复速度：≤15m/s，寿命长。

缺点：

对油缸的表面要求较高。

安装较困难，特别是格来圈，需专用工装。

应用：相当广泛。

5．V形密封件密封：（图6）

由压环、密封环、支撑环组成。标准系列压力为10Mpa，重载系列持续工作压力可达63Mpa。一般适用于大型液压油缸。

优点：耐压高（最高可达63Mpa）,密封性能良好，工作可靠。

缺点：摩擦阻力大，调整困难，对油缸要求较高，如活塞杆硬度一般都要求在HRc45以上。

应用：在高压系统中用得较广泛。如我公司集装箱事业部所用的美国太平洋公司产的折弯机油缸。

6．其他常见密封件密封：

DAS孔用紧凑型组合密封圈密封（图7）

特点：活塞轴向尺寸短，安装方便，成本低。

应用：往复运动的活塞及液压缸，如推土机，挖掘机等。

SPGW活塞组合封密封（图8）

特点：低磨擦力和极好的耐磨性，并且耐液压冲击，可用于负载变化大的场合。

应用：汽车吊、挖掘机等。

三、往复运动用防尘密封件：

1．无骨架防尘圈：（图9）

特点：结构简单，安装方便，成本低，油缸工作环境较好情况下使用。

应用：应用相当广泛。

2.骨架式防尘圈：（图10）

特点：结构简单，安装方便，成本低，油缸工作环境较差情况下使用。

应用：应用广泛。

3.双作用防尘圈：（图11）

特点：结构简单，安装方便，并兼有密封功能，油缸工作环境较好情况下使用。

应用：应用广泛。

四、常见旋转油封：

一般用于各种旋转轴上，以密封各种润滑油、润滑脂、水及其他流体，如油泵、液压马达，又如辊轧机辊轧轴等。

工作压力：≤0.1Mpa

旋转速度：≤14m/s

1.无骨架旋转油封：（图12）

2．骨架式旋转油封：（图13）

五、几种典型的油缸密封形式

1、

孔轴全部用UN圈型式（，如图14）

特点：该型式优点为成本低、室内经济缸常用。一般用于小型折弯机、剪板机、注塑机等。

2、

霞板形式（如图15）：

孔用密封：格来圈

轴用密封：斯特封

特点：低摩擦力、运动速度高。一般用快速压床、数控机床。2001年九运世纪坛行走油缸采用的就是该密封形式（行走时，速度超过1m/s）

3、

UN和霞板混合式（如图16）

4、重型、环境较恶劣、油缸受较大的径向力的密封型式（如汽车吊、挖掘机等，图17）：

六、油缸设计问题

1、材料：

缸体：低压缸——一般为碳钢，也可用铝合金、青铜、不锈钢。

中高压缸——碳钢，如20#、35#、45#无缝钢管等。采用20#钢作缸体，在要求较高时，特别在采用霞板密封件时要求渗碳处理，对45#钢缸体一般不能焊接。

活塞：低压缸——铸铁、碳钢、铝合金、不锈钢均可

中高压缸——碳钢、铸钢、铸铁

活塞杆：碳素结构钢，如45#、35#钢。

2、表面光洁度：

缸体：且不得有明显纵横向刀纹，特别注意纵向（轴向）绝不能有刀纹。

活塞杆：表面一般要求镀硬铬。建筑机械用活塞杆，最低硬度为HRc60。

槽内表面：一般为左右。

七、油缸设计尺寸配合问题：

1、 UN圈

1）

缸（孔）用（图18）

尺寸B

P（Mpa） B P（Mpa） B

<5 D-0.5 20～30 D-0.2 5～10 D-0.4 30～40 D-0.1 10～20 D-0.2

尺寸D1

D < 100 D1=D-1

D≥100D1=D-2