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液压油缸如何选择合适的密封圈?- 惠诺进口油封
来源:未知   发布时间:2021-02-19 23:09
理解密封的性能并不难,即有效防止泄漏和污染。但是在特定工况下如何有效地做到这一点,却是另外一回事。
要成功地在液压油缸中实现密封,需要平衡各相关因素之间的微妙关系,而这些因素影响着动态应用中的密封效果。它们包括:润滑和配合表面、 设计因素——如形状,材料和工艺以及环境因素——如压力,温度,时间,动力学和装配。
? 成功第一步
了解润滑的作用是在动态系统中实现成功密封的第一步。 完全润滑的系统会发生油膜泄漏,但同时会减少摩擦,从而相应减少密封件磨损。 相反,在欠缺润滑的系统中,油膜减少,但摩擦和磨损相应增加。
? 成功第二步
随着流体压力增加,密封性能趋于完善。 由于密封表面的系统压力轴向压缩密封,将密封件更紧密地压入沟槽中,使得密封件与沟槽的金属面更加贴合。 如果密封件设计正确,随着系统压力的增加,密封力和效率也会增加。
?  成功第三步
密封件耐挤出性是第三个关键因素。 动态系统中的密封件必须能够抵抗由密封件的压力侧和非压力侧之间的压力差引起的剪切力。 剪切力会把密封件推入相邻沟槽金属面之间的间隙,并且密封的材料和几何形状必须足够坚固以抵抗破损。
一、活塞杆用密封圈
在重载应用中,单个密封元件无法确保零泄漏和长期使用寿命。由于液压油缸的活塞杆直接曝露于外界环境中,因此预防泄露至关重要。
解决方案是串联系统。该系统中的每个密封件都有其特定的功能,并且要保证每个元件间的相互作用最终能形成一个高性能的密封系统。
上图为活塞杆有效密封系统示意图(包括串联耐磨环,橡胶施力双作用防尘密封,单作用O形圈施力杆密封
 
串联密封系统这里推荐两种主要配置。第一种是单向聚四氟乙烯滑动密封作为第一道密封,带有单向聚四氟乙烯或聚氨酯滑动密封作为第二道密封。它能够允许一层薄油膜通过第一道密封,同时具有杰出的泵回吸能力?墒迪至阈孤湍Σ粒跎倌ニ稹A硗猓厦嫣峒暗牡诙烂芊饧哂杏乓斓幕阅芎妥畲竽湍バ浴
第二种配置是Buffer Seal,其具有集成挡圈和作为第二道密封的聚氨酯U形圈。比第一种更具成本效益,并且可满足系统所需要的高耐磨性或压力变化。升级以后的 Buffer Seal也可为U形圈提供润滑,避免干摩擦运行。
二、活塞杆用防尘密封圈
造成密封件和其他部件失效的最常见原因是液压油污染。建议在动态密封系统中使用O形圈施力的防尘圈和双唇聚氨酯防尘圈,可根据污染物类型以及整个系统的防摩擦和减少爬行现象的要求进行选择。
O形圈施力防尘圈由聚四氟乙烯或其它热塑性材料制成,并在沟槽中安装有弹性O形圈。O形圈可以使密封唇口和滑动面之间保证足够压力,补偿了活塞杆与导向套之间的偏移,可有效地刮尘 - 甚至是粘附牢固的污垢。
双唇聚氨酯防尘圈优于传统的弹性体防尘圈,防尘唇的设计可有效去除污垢,同时保留正确工作所需的油膜。向内的密封唇口在低压下可承担密封功能,并且通过防尘圈和沟槽之间的紧径向力配合实现静态密封。
三、活塞密封圈
选择活塞密封件应基于其耐磨性、间隙挤出性、与液压油的兼容性、工作温度、滑动能力和安装难易程度。配合面也是一个关键考虑因素 - 应该遵守规定的限值,因为它们会对活塞密封件的使用寿命产生极大影响。
对于动态活塞系统,建议使用三种类型的双向滑动密封件:带有改良横截面的聚四氟乙烯或聚氨酯密封件,或含集成弹性体元件的聚四氟乙烯基材密封件。选择何种密封件取决于密封的介质和系统所需的摩擦性能。
⊙聚四氟乙烯滑动密封件非常适用于低摩擦且无爬行或存在较大间隙的应用。
带有集成弹性体元件的聚四氟乙烯滑动密封件非常适用于需要进行隔离不同介质或严格控制泄漏的情况。
聚氨酯滑动密封件具有高耐磨性,非常适合窜漏严重的情况。
当需要防止泄漏的串联密封时,可以在双向密封件的一侧或两侧(取决于压力的方向或变化)添加单向滑动密封件或聚氨酯U形圈,以进一步防止泄漏并确保介质分离。
四、耐磨环
耐磨环在油缸中,可吸收侧向载荷,同时防止金属之间的接触。与传统金属耐磨环相比,非金属耐磨环具有如下明显优势: 非金属耐磨环具有更长的使用寿命,更高的承载能力,更低的摩擦力和良好的防尘效果;同时还可以抑制机械振动以降低噪音,并且具有成本效益。
PTFE类耐磨环推荐用于低径向力的中低负载应用。PTFE环的低摩擦力可在低速下平稳运行,无爬行运动。在需要高耐磨和良好减震的应用中推荐使用该体育信誉平台。 
玻纤填充的尼龙耐磨环推荐用于中载或重载径向力应用,在高温下具有高抗压强度且易于安装在杆或沟槽中。
织物增强型复合耐磨环是具有高径向力重载应用的最佳选择,可更好地分摊高径向力,具有优秀的滑动和避免干摩擦性能,良好的刮尘效果和高耐磨性。
五、高压油缸
角部增强密封件具有优秀的耐挤出性,是高压应用(最高可达15,000 psi)的理想选择。角部增强密封件包含由聚醚醚酮(PEEK)或聚甲醛制成的挡圈。使用角部增强密封件比没有使用角部增强的密封件,对应的硬件间隙大50%~100%。

角部加强密封件在高压应用中运行良好
聚四氟乙烯和聚氨酯密封件都可角部增强,用于单向密封和双向密封。在有些单向密封中为了防止背压挤坏密封件,可通过类似的特殊设计,防止密封件在沟槽中翻转。
六、配合面的处理和涂层
许多设计工程师都意识到配合面的光洁度对密封功能的重要性。配合面的光洁度可极大地影响:
摩擦和生热 - 硬件表面越粗糙,产生的摩擦和热量就越大。
磨损 - 粗糙表面会导致更多磨损,高硬度表面也易导致更多磨损。
密封能力 – 一般情况下,表面越粗糙,密封能力越差。
长期维护成本 - 现场故障和维修费用昂贵,因此耐用,高性能的密封件最终可以节省成本。

最佳表面微观形状应该包含一些小的凹陷但避免大量的集中凸起。凹陷处保留足够的油膜,以减少摩擦和磨损; 而集中的表面凸起易导致密封件过度磨损。
在中等速度和压力下,滑动密封件可以很好地配合未镀覆的表面,但是在高速和高压往复式应用中建议使用更硬的表面。金属越软,密封件就越有可能在运行期间抛光其配合表面。相反,较硬的表面会加速密封件的磨损。因此,优化密封型材,以保持足够的油薄膜。此外,有些密封材料中含有更坚固的填料,例如铜或PEEK,可在磨合期承受更硬的表面。

在初始启动或试运行期间,接触面上的集中凸起会被破坏。
一旦接触面上的集中凸起被破坏并且硬件和密封件达到平衡状态,则磨合期结束。因此通过精确控制表面轮廓可尽可能地缩短磨合期,特别是在较硬的配合表面上。这将确保系统从一开始就尽可能高效地运行,并有助于延长密封使用寿命。
未来趋势
值得关注的一个重要趋势是避免在液压系统中使用镀铬部件。铬仍然是行业内最常用的电镀,但六价铬已被确定为致癌物质,而镀铬的过程会产生有毒废物。随着对镀铬化学品和相关废弃物的新规定颁布,更环保的电镀将会受到欢迎。
对于密封制造厂商来说,了解常用材料与新镀层之间的相互作用至关重要。密封件制造商需要评估不同电镀类型对摩擦,磨损和一般密封性的影响,并对现有密封件进行调整或开发新材料以确保新系统的高性能和长耐磨损性。

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