活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈是往復(fù)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵零部件。它不僅關(guān)系到泄漏問(wèn)題，而且還將影響到整個(gè)機(jī)器設(shè)備的性能與壽命。


  活塞桿在往復(fù)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，主要承受一定的軸向力，并以一定的速度往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)外作功。隨著科學(xué)技術(shù)與工業(yè)的發(fā)展，對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的要求愈來(lái)愈高，特別是在高壓、高速運(yùn)動(dòng)的情況下，活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈問(wèn)題顯得尤為重要。我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)中，多次采用了高壓、高速、低摩擦力的桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈，現(xiàn)介紹如下。

1 常用的活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈

  常用活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈如圖1所示，密封圈材質(zhì)與使用條件見(jiàn)表1。

表1 密封圈材質(zhì)與使用條件序號(hào) 類(lèi)型 使用條件

材質(zhì) 工作溫度/℃ 允許速度

/m . s-1 工作壓力

/MPa

1 O形圈 氯丁 -30°～ 110° ≤0.5 ≤5

丁睛 -40°～ 110° ≤0.5 ≤5

氟橡膠 -40°～ 200° ≤0.5 ≤5

2 O 檔圈 氟橡膠 -40°～ 200° ≤0.5 ≤35

3 Y形 聚胺脂 -40°～ 80° ≤0.5 ≤16

丁睛 纖維 -35°～ 100° ≤1 ≤20

4 YX形 聚胺脂 -40°～ 80° ≤0.5 ≤16

丁睛 纖維 -35°～ 100° ≤1 ≤31.5

5 V形 丁睛 纖維 -35°～ 100° ≤1 ≤40


由表1可以看出，常用的桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈其允許運(yùn)動(dòng)速度都比較低，因此廣泛用于運(yùn)動(dòng)速度要求不高的場(chǎng)合，如工程機(jī)械、冶金設(shè)備及輕工、農(nóng)業(yè)機(jī)械的液壓設(shè)備中。

2 高壓、高速、低摩擦活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈


  隨著能源、礦山、冶金、鐵路、公路及建筑工業(yè)的發(fā)展，常常遇到高壓、高速、低摩擦活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈。它們通常被稱(chēng)為“組合式密封”。如圖2和表2所示。

圖2

表2 活塞桿用密封圈

序號(hào)

工作條件

類(lèi)型

材質(zhì)

工作溫度/℃

允許速度

/m . s-1

工作壓力

/MPa

1

斯特封

填充聚四氟乙烯

-50°～ 225°

≤15

≤70

2

格來(lái)圈 填充聚四氟乙烯

-50°～ 225°

≤15

≤70

3

斯來(lái)圈 填充聚四氯乙烯

-50°～ 225°

≤15

≤70

這種密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：

  （1）為組合式密封，由O形圈產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，對(duì)初始狀態(tài)及工作中起補(bǔ)償作用。


  (2)摩擦力小，由于填充如石墨、銅粉、碳釬維、玻釬等添加劑，降低了摩擦阻力，提高了耐磨性，其摩擦系數(shù)f<0。04。

  （3）允許線速度高，v≤15m/s。

  （4）耐高壓。

  （5）泄漏小，具有泵吸功能，如圖3所示。

  

（6）活塞桿桿徑范圍大，最大桿徑1000mm。


  圖3所示為密封件與活塞桿接觸應(yīng)力分布。在高壓一側(cè)應(yīng)力分布集中，壓力梯度大；而當(dāng)活塞桿返回時(shí)，應(yīng)力分布比較平緩，此時(shí)斯特封后部楔角?的作用，由液動(dòng)壓力產(chǎn)生了一個(gè)附加的返回壓力（泵吸功能）使被泄漏在間隙中的油液又被吸回工作系統(tǒng)中，從而減小了泄漏。


  圖2中3為斯來(lái)圈與斯特封組合應(yīng)用，它避免了金屬之間的接觸，提高了支承能力并能承受一定的側(cè)向力，摩擦力小，適于高壓，高速系統(tǒng)，經(jīng)試驗(yàn)得到證實(shí)。

3 實(shí)例


  對(duì)活塞桿桿徑分別為25、32、95的三種不同的缸體與活塞桿，采用了如圖2所示斯特封組合密封結(jié)構(gòu)，密封件采用美國(guó)霞板組合密封。測(cè)得數(shù)據(jù)如表3所示。

表3
<