淺談液壓密封件的使用以及密封的漏油故障與排除

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本文是對液壓密封件的使用以及密封的漏油故障與排除。主要內容有:對密封的基本要求、密封的分類、密封用材質的選擇原則以及其性能介紹;還有就是對常用密封的漏油與故障排除,主要講了密封漏油的原因,介紹了Y形、V形、O形密封圈的故障分析與排除。

1.密封簡介

密封是防止工作介質泄露(內泄與外泄)和防止外界異物(如空氣、塵埃和水分等)從外部侵入液壓元件和液壓系統結構。

雖然密封件是液壓設備中的輔件,但密封的好壞對整臺設備的使用的效率和性能都有很大的影響,它在一定程度上反映出產品的質量水平。密封與密封裝置的好壞是直接影響到液壓系統能否正常工作的關鍵之一。往往個別密封件的失效所造成的損失可能是密封件本身價值的千萬倍。

密封的好壞在一定程度上已成為制約液壓元件和液壓系統性能和可靠性的提高,使用壽命的長短,以及影響到液壓設備上檔次上水平以及參與國際競爭的關鍵所在,這也是國內外液壓元件質量差異的主要因素之一。

(1)對密封的基本要求

① 在使用條件下密封可靠? 因為各種密封材質和使用條件往往不同,它們各適應于一定的使用壓力范圍和一定的使用溫度區間,而對選定的密封件要保證在其使用條件下具有良好的密封性能,只要工作壓力和溫度不超出規定的范圍,其密封性能應能保證。

② 摩擦因素小 密封在用作動密封時,往往在密封和相對運動之間,要產生摩擦力。好的密封既能密封可靠,又要摩擦因素小,以使運動阻力小。一方面可減少功率損耗,另一方面可延長密封件的使用壽命。

③ 使用壽命長 密封件在動密封是受到運動阻力—摩擦力的影響,會發生磨損,但磨損要??;靜密封使用壽命要長,則應具有較好的防壓縮非永久變形的能力;還有密封件(如鋼件)的相容性好,才能保證長的使用壽命。

(2)密封件的分類

密封件可以分為靜密封和動密封兩大類。 被密封部位的兩個偶合件之間不存在相對運動的密封成為靜密封。好的靜密封可徹底實現無泄漏,常用的靜密封有O形密封圈、各種密封墊、密封膠等。

被密封部位運動的兩個偶合件之間存在相對運動的密封稱為動密封。動密封又分為往復運動密封和旋轉密封兩種。運動密封件主要有O形圈、V形、Y形、等。

(3)密封用材質及其性能

密封材料主要使用橡膠和合成樹脂。由于各種材料性能特點不同,其性能特點不同,其用途也就有所不同。選用時需根據不同的使用條件和不同的使用條件作出合適的選擇。

另外,某一材質的密封對被密封的某一工作介質(如礦物油等)表現較好的

密封性能,而對另一介質表現極差,這就是密封材料與液壓油的相容性,可參考表1-1。表1-3為作液壓密封用的橡膠類型。

還有,各種不同的密封材料對你不同的工作條件表現出不同的性能。有些耐熱,有些不耐熱;有些耐酸,有些耐堿,有些耐水,有些耐油;有些抗熱,有些抗燃;有些耐低溫,有些耐高溫,如此等等。表1-4為常用密封材料的性能比較表,可在選用密封材質是參考。

2.常用密封的漏油故障排除

密封的主要故障是漏油,另外因密封不當與不良可能產生爬行的故障。密封漏油的原因有以下幾點。

(1) 密封破損而產生漏油

的密封安裝面、密封件材質質量不好、超出密封件所允許的使用壓力和溫度范圍導致密封破損的原因有工作介質被污染、超載、不合格的溝槽尺寸和不合格以及與工作介質不相容等。

(2) 設計加工、安裝、使用以及保管運輸方面存在問題,導致漏油。

密封件無明顯損壞而產生漏油主要是密封溝槽和密封件本身尺寸不合適,而產生過盈量不夠,以及超出密封使用的溫度范圍所致。

(3) 各種密封不良產生的漏油

密封墊片與密封膠的漏油 密封墊片和密封膠多用于靜密封。常用密封墊片有組合墊、紫銅墊及硬橡膠墊等。

油封的漏油 油封廣泛用于旋轉運動密封,油封內有一直角形環形骨架(金屬)作支撐,外包橡膠一條螺旋彈簧將油封內唇收緊,密封唇口施加給軸徑向力而實現密封。

(4) 零件加工質量不良產生的漏油

① 轉軸材質不好,產生磨損而漏油。

② 軸的尺寸公差和形位公差超差。 ③ 軸表面粗糙度不恰當

④ 軸的加工方法不當:滾壓加工或鍍鉻層過厚,均不太適宜油封。

⑤ 倒角不好。

⑥ 油封外圈用的支承套圈尺寸超差。

⑦ 軸的熱處理不好,硬度不適當。

⑧ 套圈內孔表面粗糙度過高,或內表面劃傷。

⑨ 套圈材料選用不當。外周為金屬的油封套圈材料應使用鋼或鑄鐵,內周為橡膠的油封可用輕合金、塑料鋼、鑄鐵等任何一種材料。

(5) 使用不當與環境條件差等原因產生漏油

① 使用的油封與被密封的工作介質不相容。

② 油封使用溫度不當,導致橡膠軟化或硬化以及老化龜裂;特別是決定油封密封能力的油膜厚度,油膜厚度過大,油封就會泄露,油膜厚度過小,發生干摩擦導致油封唇口的局部溫升,發熱而軟化或硬化。

③ 使用時,油封潤滑不良,行成干摩擦,尤其是當幾個油封并列使用時,更容易產生油封燒壞。

④ 因油封壓力過大等原因油封被沖破而漏油。

⑤ 油封周圍溫度過高,橡膠產生軟化、膨脹和硬化、龜裂造成漏油。

⑥ 環境粉塵砂多,造成油封破損而漏油。

(6)Y形密封圈的形狀的故障分析與排除

Y形密封圈的形狀如圖1-1所示。工作時因油壓作用使兩唇張開,各自貼緊在軸軸孔表面而起密封作用。所以裝配時唇邊要對有壓力的油腔,反向無密封作用。Y形密封圈在使用過程中,主要故障表現在困油、翻轉、擠出、根部磨損、異常聲、塵埃損傷以及偏磨而導致密封件本身損壞和漏油等。

① 困油Y形密封為單向密封,如果間隙太大,壓力又太高,會產生根部擠出現象;Y形密封圈作雙向密封時需用兩個密封圈背對背使用,此時由于泄漏在兩個密封圈之間形成困油區,會將低壓側密封唇擠入間隙。兩種情況下,當壓力油反向時,楔入間隙的部分便被拉掉造成Y形密封根部或唇部缺損而產生漏油。具體措施有:加支撐環并在支撐環上開小孔可消除密封圈所受背壓造成的困油現象,并防止密封唇部被擠入間隙而切掉。

② 翻轉 運動時摩擦力產生的外力矩大于Y形密封圈本身的抗扭能力,密封圈會整周翻轉或局部翻轉,從而喪失密封能力。具體措施有:改進密封

本身結構,提高橡膠硬度或采用抗扭擋圈。

③ 擠出? 密封的擠出是一種較普遍的故障。修理時時常可以發現密封因擠出而被拉掉Y形密封圈根部與唇部的現象。為了防止擠出,可提高橡膠硬度和采用加擋圈的方法。

④ 根部磨損? 根部磨損的主要原因是預壓縮量大。因此要注意密封圈的內外徑尺寸密封溝槽尺寸,要合理選擇密封圈的內外徑與軸孔徑及密封溝槽尺寸,并注意它們的配合。

⑤ 塵埃損壞 液壓油中的污物及從活塞桿進入液壓缸內的污物等,往往會使Y形密封圈產生異常磨損。因此除注意保持液壓油的清潔外,應在活塞桿外伸端設置防塵圈。

⑥ 裂紋 Y形密封圈在某些嚴酷條件下使用時,可能出現裂紋。可以通過選擇適當的材質,并采用夾布橡膠Y形圈來解決。

⑦ 在壓力超過20MPa時,要使用擋圈,以防擠入間隙被切掉而產生漏油。

⑧ 密封件的材質與液壓油不相容。

(7)V形密封圈的故障分析與排除

V形密封圈是由多層涂膠織物壓制而成,通常由三個(或多個)環疊在一起使用。一般壓力大小于10MPa時,使用三個組成的一套已足夠保證密封性。當壓力更高時,只需適當增加中間密封環的數量(圖1-2)。

① 壓緊力不夠,或者不能調節其大小? V形密封是靠壓環將密封環壓在支撐環上,是密封環略為脹開而實現密封的。當密封環磨損后便要漏油,可以通過加大壓緊力與調大壓緊力來進行補償。所以V形密封裝置一定要設置壓緊力調節裝置,否則會產生漏油。

② 夾布橡膠V形密封圈在低壓區泄露? V形密封圈是解決高壓下耐壓密封而設計的,但這種密封在中低壓區往往會產生漏油。作為解決辦法可在不增加V形密封之密封環數量的情況下,采用非夾布的耐油橡膠密封環與夾布的橡膠密封環組合使用的方法。前者在壓力較低時起密封作用,后者在壓力較高時起密封作用,這樣在壓力范圍內均可達到良好的密封。

③ 壓緊力過大或壓緊力不均勻而出現局部溫升和磨損? 這種磨損往往也是引起V型密封圈泄漏的主要原因之一。此時,應根據情況,適當減小壓緊力,并使壓緊力在圓周方向上分布均勻。

④ 壓緊環和支撐環間隙過大引起泄露? 在采用金屬制造的壓緊環合支撐環時,其內控與密封圈之間的間隙過大時,V形密封圈也會產生擠入間隙的現象,而造成密封破損。為防止這種現象發生,支撐環和壓緊環的內徑與被密封件的間隙要嚴格控制。

⑤密封環因污物毛刺拉傷唇部而漏油? 此時除換新密封外,還需對油液的清潔度采取措施。

(8)O形密封圈的故障分析與排除

O形密封圈具有結構簡單、易于制造、成本低廉等優點,因而它是液壓中應用最普遍的動密封與靜密封件。O形密封圈裝入密封槽中,其截面通常產生15%~20%的壓縮變形,所以它就對接觸便面產生足夠大的接觸應力,從而起到阻止液體泄漏而產生密封作用。(圖1-3)

圖1-3? O形密封圈和裝入溝槽情況

導致O形密封圈漏油等故障的原因包括設計,加工和裝配使用等方面。有以下幾點:

① O形密封圈溝槽設計不好引起的泄漏等故障。O形圈溝槽尺寸各參數的設計與選用,對密封性能和使用壽命影響很大。合理設計是保證可靠密封的前提,應引起高度重視。

② O形圈溝槽加工不良造成泄漏? 所謂加工不良包括溝槽尺寸、密封表面粗糙度及密封溝槽的同軸度等未達到設計圖紙要求。密封溝槽加工好后,應按圖紙尺寸嚴格檢查,不要注意大零件的其他尺寸,而忽略密封溝槽小范圍內的尺寸。不合格者要返修或者報廢。

③ 裝配不良引起的泄漏? 裝入不合格的O形密封圈;裝配時O形密封圈脫落錯位,壓緊后往往被壓扁或切破,并且偏離被密封的位置,不能起密封作用;采用螺紋旋緊的缸蓋,當缸體的螺紋內徑比O形圈的外徑小,裝配時,牙尖將損壞O形圈;孔口未倒角,O形圈裝入時會被孔口尖角和毛刺劃破而漏油。

④ 密封材料與液壓油不相容,產生漏油。

⑤使用條件不當造成的泄漏? 被密封的壓力過高或因沖擊壓力過大造成O形密封圈的泄漏;O形密封圈用于回轉密封時,線速度不能太高,一般以0.3~0.5m/s為宜,否則會產生泄漏;使用中灰塵和污物侵入密封部位,損壞密封造成泄漏,除了采用防塵措施外,還應防止液壓油的污染,以免硬性污物隨油液流至密封部位,拉傷運動副和密封部位造成泄漏;使用中O形密封圈擰扭造成泄漏。

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