摘要：在液壓油缸設(shè)計(jì)中，密封系統(tǒng)的合理選用，直接關(guān)系到設(shè)備的正常工作 ，一個(gè)好的密封系統(tǒng)，應(yīng)該有低摩擦、零泄露、耐高溫、耐高壓、抗側(cè)向載荷的特性。

液壓技術(shù)被引入工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有一百多年的歷史，隨著液壓行業(yè)的飛速發(fā)展和市場(chǎng)需求量的增加，液壓油缸作為液壓系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件，需求量日益增多。 液壓油缸能否正常、可靠地工作，關(guān)鍵取決于密封系統(tǒng)的選用，而同一密封系統(tǒng)對(duì)于不同的產(chǎn)品其使用效果是不同的。 如：適用于塔機(jī)頂升油缸上的最佳密封配置，不適用于動(dòng)作頻繁的挖掘機(jī)、裝載機(jī);煤礦支架密封裝置，不適于起重機(jī)、隨車吊上使用。 因此如何正確選取密封系統(tǒng)在液壓油缸設(shè)計(jì)中顯得尤為重要。

1 密封系統(tǒng)要求

所謂密封系統(tǒng)：就是通過兩個(gè)或兩個(gè)以上元件的組合達(dá)到所要求的密封效果。 一個(gè)好的密封系統(tǒng)，應(yīng)該有低摩擦、零泄露、耐高溫、耐高壓、抗側(cè)向載荷的特性。

在通常情況下，還必須考慮以下因素：

（1）系統(tǒng)壓力：密封件應(yīng)在高壓、低壓下均能保持密封性；

（2）液壓裝置環(huán)境 ：室內(nèi)或室外工作溫度；

（3）液壓油缸的行程長(zhǎng)短及工作頻率；

（4）系統(tǒng)工作溫度、運(yùn)動(dòng)速度；

（5）工作時(shí)間和靜止時(shí)間；

（6）液壓裝置的安裝形式：水平或垂直；

（7）安裝條件；

（8）密封件表面粗糙度；

（9）密封材料的特性；

（10）介質(zhì)的特性及材料的相容性；

（11）足夠的彈性及尺寸穩(wěn)定性，以及補(bǔ)償缸內(nèi)徑的變化；

（12）在大間隙及高壓下被擠出 ；

（13）材料擦傷及磨損時(shí)，不讓顆粒進(jìn)入系統(tǒng)；

（14）側(cè)向載荷；

2 密封系統(tǒng)選取

在油缸設(shè)計(jì)中，密封系統(tǒng)通常包括活塞桿密封和活塞密封，密封件的正確選型和搭配是決定密封系統(tǒng)性能的重要因素，下面結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際的工況要求，推薦幾種工程機(jī)械、建筑機(jī)械、煤礦機(jī)械典型密封系統(tǒng)。

2.1 建筑塔機(jī)上頂升油缸選用的密封配置

使用要求為：工作壓力≤25mpa,溫度范圍-30°c～+110°c，往復(fù)速度≤0.5 m/s

結(jié)構(gòu)形式一（見圖 1）。

圖 1 中，1 為 活塞用導(dǎo)向環(huán) ： 活塞作往返運(yùn)動(dòng)時(shí)可以避免活塞與缸筒內(nèi)壁相碰撞，起支承導(dǎo)向作用，亦可補(bǔ)償活塞與缸筒內(nèi)壁的間隙。 材質(zhì)為聚甲醛或青銅復(fù)合材料；2 為yx 型活塞密封圈：是單作用密封圈，用于油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封，材質(zhì)為聚氨脂；3 為活塞桿用導(dǎo)向環(huán)：避免活塞桿往返時(shí)與導(dǎo)向套內(nèi)壁相碰撞，起導(dǎo)向作用，亦可補(bǔ)償活塞桿與導(dǎo)向內(nèi)壁四周的間隙。 材料為聚甲醛或青銅復(fù)合材料；4 為“yx”型活塞桿密封圈：是單作用的密封圈，用于油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封，材料為聚氨脂；5 為“o”型圈：具有結(jié)構(gòu)緊湊、所占空間小，動(dòng)摩擦阻力小，成本低廉等特點(diǎn)；6 為防塵圈：在活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)能阻擋灰塵、污物、沙粒及金屬進(jìn)入油缸。 防止刮傷活塞桿和活塞桿上的密封件，起保護(hù)導(dǎo)向套延長(zhǎng)密封件壽命的作用。

結(jié)構(gòu)形式二（見圖 2）；

圖 2 中，1 為活塞用組合密封：是一種雙作用密封圈，由一個(gè)彈性橡膠密封圈和兩個(gè)附加擋圈和兩個(gè)耐磨環(huán)組成，導(dǎo)向和密封性能是由密封件本身在極小的空間實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊 湊，無內(nèi)泄；2 為活塞桿用導(dǎo)向環(huán)：材質(zhì)為聚甲醛或青銅復(fù)合材料；3 為 “yx”型活塞桿密封圈：是單作用的密封圈，用于油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封，材料為聚氨脂；4 為“o”型圈 ：具有結(jié)構(gòu)緊湊、所占空間小、動(dòng)摩擦阻力小、成本低廉等特點(diǎn)；5 為防塵圈：在活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)能阻擋灰塵、污物、沙粒及金屬進(jìn)入油缸。防止刮傷活塞桿和活塞桿上的密封件，起保護(hù)導(dǎo)向套延長(zhǎng)密封件壽命的作用。

上述兩種結(jié)構(gòu)形式均具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、成本低廉的特點(diǎn)。其區(qū)別在于活塞的密封不同；結(jié)構(gòu)形式一選用 yx 型活塞密封，比結(jié)構(gòu)形式二選活塞用組合密封（見圖 2）更為經(jīng)濟(jì)，且加工方便、制造容易。

因塔機(jī)油缸使用頻率不高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，采用這兩種密封配置結(jié)構(gòu)效果較好， 沒有發(fā)生過漏油現(xiàn)象。

2.2 工程機(jī)械用油缸密封配置

起重機(jī)、隨車吊變幅油缸、伸縮油缸、支腿油缸上用的密封配置（見圖 3）。

使用要求： 工作壓力≤32mpa , 溫度范圍-30°c～+100°c，往復(fù)速度≤0.5 m/s。

圖 3 中，1 為活塞用導(dǎo)向環(huán)：避免活塞桿往返時(shí)與缸筒內(nèi)壁相碰撞，起導(dǎo)向作用，亦可補(bǔ)償。 材料為聚甲醛或夾布酚醛；2 為活塞用合密封 ： 是一種雙作用密封圈，由一個(gè)彈性橡膠密封圈和兩個(gè)附加擋圈和兩個(gè)耐磨環(huán)組成， 導(dǎo)向和密封性能是由密封件本身在極小的空間實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，無內(nèi)泄；3 為活塞桿用導(dǎo)向環(huán)：避免活塞桿往返時(shí)與導(dǎo)向套內(nèi)壁相碰撞，起導(dǎo)向作用，亦可補(bǔ)償。 材料為聚甲醛或夾布酚醛；4 為斯特封：由一個(gè)密封環(huán)和一個(gè) o 型圈組成，極小的起動(dòng)和運(yùn)動(dòng)摩擦力， 在低速下也可保持平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，無爬行現(xiàn)象，耐磨損，抗擠壓，吸收壓力沖擊，由于特殊形狀的密封結(jié)構(gòu)，具有良好的油膜回油特性；5 為 yx 型活塞桿密封圈：是單作用的密封圈，用于油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封， 材料為聚氨脂；6 為防塵圈：在活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)能阻擋灰塵、污物、沙粒及金屬進(jìn)入油缸。 防止刮傷活塞桿和活塞桿上的密封件， 起保護(hù)導(dǎo)向套延長(zhǎng)密封件壽命的作用。

此種密封配置特點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)緊湊、耐高壓、抗沖擊、無內(nèi)泄。

2.3 煤礦支柱用油缸密封配置

使用要求：工作壓力≤45mpa,溫度范圍-30c～+100°c，往復(fù)速度≤0.5 m/s（見圖4）。

此種密封配置的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，耐高壓，抗沖擊，無內(nèi)泄，密封可靠。但因?yàn)榻橘|(zhì)為乳化液，摩擦阻力大。 適用于惡劣工作環(huán)境，壓力變化大，可靠性要求高的工況條件下。

2.4 冶金重載油缸密封配置

使用要求：工作壓力≤50mpa,溫度范圍-40°c～+100°c（若用氟膠夾布 v 型圈及防塵圈，耐高溫可達(dá) 150°c），往復(fù)速度≤0.5m/s（見圖 5）。

該液壓系統(tǒng)適用于苛刻工作環(huán)境，壓力變化大， 可靠性要求較高及不可預(yù)測(cè)的工況。

通過上面所介紹的幾款不同用途的油缸密封系統(tǒng)， 可以看出一個(gè)好的密封系統(tǒng)的選用，與使用環(huán)境、工作壓力、安裝形式、工作溫度等有很大關(guān)系， 在油缸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)使用工況的變化予以調(diào)整。 由于實(shí)際運(yùn)用中可能出現(xiàn)一些未知因素， 本文所推薦的液壓系統(tǒng)僅供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 上海嘉諾液壓技術(shù)有限公司.液壓密封件[z].

[2] 廣州嘉諾液壓技術(shù)有限公司.液壓密封件[z].

[3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 29 篇 密封件[m].化學(xué)工業(yè)出版社.

作者：劉媛麗 顧 喜 田秀平