一、密封件密封時硬密封和軟密封的區(qū)別:
軟密封是指密封件密封時密封副的兩側(cè)一側(cè)是金屬材料,另一側(cè)是有彈性的非金屬材料的被稱為“軟密封”。這種密封的密封性能較好,但不耐高溫、易磨損、機械性較差。如:鋼+橡膠;鋼+四氟聚乙烯等。軟密封座采用具有一定強度、硬度和耐溫性能的非金屬材料制作,密封性能好,可以作到零泄漏,但壽命和對溫度的適應(yīng)性比較差。硬密封采用金屬制作,密封性能相對比較差,盡管有制造商宣稱可以作到零泄漏。軟密封對一部分有腐蝕性的物料是不能滿足工藝要求的,硬密封可以解決。這兩種密封可以相互補充的,就密封性而言軟密封相對較好,但是現(xiàn)在硬密封的密封性也能夠滿足相應(yīng)的要求,軟密封的優(yōu)點是密封性能好,缺點是容易老化、磨損、使用壽命短。硬密封使用壽命長,但是密封性相對比軟密封差。
硬密封是指密封件密封時密封副的兩側(cè)均是金屬材料或較硬的其它材料的被稱為“硬密封”。這種密封的密封性能較差,但耐高溫、抗磨損、機械性能好。如:鋼+鋼;鋼+銅;鋼+石墨;鋼+合金鋼(這里的鋼也可能是鑄鐵、鑄鋼、合金鋼也可能是堆焊、噴涂的合金)。其結(jié)構(gòu)上的區(qū)別主要有以下兩點:1耐溫:軟密封用于常溫環(huán)境。硬密封可用于低溫、常溫、高溫等環(huán)境;壓力:軟密封低壓-常壓,硬密封還可以使用于中高壓等工況。
二、液壓橡膠密封件(O型圈)的使用性能
密封可分為靜密封和動密封兩大類。靜密封主要有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類。動密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類型。按密封件與其作用相對運動的零部件是否接觸,可以分為接觸式密封和非接觸式密封。一般說來,接觸式密封的密封性好,但受摩擦磨損限制,適用于密封面線速度較低的場合。非接觸式密封的密封性較差,適用于較高速度的場合。
液壓橡膠密封件(O型圈)的使用必須滿足以下性能:一是泄漏量極小。要求液壓密封件的泄漏量極小,具有良好的密封作用,并隨液壓油的壓力增高而自動提高其密封作用,即使在高壓及高溫等惡劣工作環(huán)境下,液壓密封件的泄漏量也無明顯的增加;二是良好的相容性。因液壓密封件(O型圈)長期浸泡在液壓油中,極易溶脹、溶解或脆化變硬等,使之喪失密封作用,因此要求液壓密封件對液壓油具有良好的相容性;三是摩擦阻力小。為避免或減少液壓設(shè)備產(chǎn)生低壓爬行等不良現(xiàn)象,要求液壓密封件(O型圈)具有較低的靜摩擦阻力和動摩擦阻力,并且其摩擦系數(shù)應(yīng)非常穩(wěn)定;四是使用壽命長。液壓密封件(O型圈)應(yīng)具有良好的彈性、耐熱性、耐寒性、耐壓性、耐磨性及一定的物理機械強度等,并且使用壽命長;五是價格成本低廉。液壓密封件(O型圈)應(yīng)易于制造和安裝,其相應(yīng)的密封槽又易于加工制造,對密封表面的加工精度等要求又較低,并且低格低廉。對密封的基本要求是密封性好,壽命長,并應(yīng)力求結(jié)構(gòu)緊湊,系統(tǒng)簡單,制造維修方便,成本低廉。大多數(shù)O型圈是易損件,應(yīng)保證互換性,實現(xiàn)標準化,系列化。
三、液壓橡膠密封件(O型圈)的密封機理
密封件的密封機理涉及兩個因素,一個是腔體的密封,主要是密封件外緣(靜態(tài)部件)在腔體中的定位;二是密封唇口與旋轉(zhuǎn)軸表面接觸的動態(tài)密封,這是密封件O型圈的重要功能。
密封件O型圈的密封唇接觸區(qū)的密封機理對密封件所起的密封功能具有極其重要的意義,它取決于:密封唇的設(shè)計、彈性材料的結(jié)構(gòu)、表面的粗糙度等。密封唇的徑向力、密封唇的角度設(shè)計和唇尖與彈簧中心的距離設(shè)計的綜合作用,產(chǎn)生了一種對軸面不對稱分布的接觸壓力:在油側(cè)壓力大并陡升增加;在空氣側(cè)壓力呈小角度衰減。在過盈量(密封唇的內(nèi)徑在自由狀態(tài)、無負荷情況下設(shè)計為比軸的直徑略小)的配合下,接觸壓力的這種不對稱分布,與旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的圓周環(huán)形緊箍力的聯(lián)合作用,導(dǎo)致密封唇接觸區(qū)的結(jié)構(gòu)特性變形。這種密封彈性體變形結(jié)構(gòu)是油封試運轉(zhuǎn)時形成的,對密封性能起著決定性作用。因此,密封件O型圈需要一個試運轉(zhuǎn)的磨合期。螺旋線的影響加上軸的旋轉(zhuǎn),由這種變形構(gòu)造產(chǎn)生向油側(cè)的泵吸作用。
密封件O型圈密封唇口滑動面的摩擦特性受流體的粘度與滑動速度支配,在這個滑動面上有油膜存在。密封件O型圈與軸的相互滑動表面就在這個油膜分離的潤滑狀態(tài)下運動,因此保持摩擦力小,磨損少。在密封件O型圈滑動接觸面上油的流動是從大氣側(cè)流向油側(cè)又從油側(cè)流向大氣側(cè)的循環(huán)?;瑒用娴臐櫥己?,可防止磨損的進行,由此沒有泄漏??梢?,對油封密封唇唇口材料,唇部形狀這兩個因素進行微妙控制從而影響密封件O型圈的潤滑特性和密封原理,是至關(guān)重要的。
四、自封式壓緊型液壓密封件的簡介
常用的自封式壓緊型液壓密封件主要是O型密封圈,圓型密封圈和方型密封圈等,它們具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、成本低廉等優(yōu)點,因此它們是液壓傳動系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的動密封元件和靜密封元件。它們安裝在密封槽內(nèi)通常產(chǎn)生10~25%的徑向壓縮變形,并對密封表面產(chǎn)生較高地初始接觸應(yīng)力,從而阻止無壓力液體的泄漏。液壓缸工作時,壓力液體擠壓自封式壓緊型液壓密封件,使之進一步變形,并對密封表面產(chǎn)生較大的隨壓力液體的壓力,嚴格地說應(yīng)為壓強。增高而增高的附加接觸應(yīng)力,并與初始接觸應(yīng)力一起共同阻止壓力液體的泄漏。但當工作壓力大于10MPa時,為了避免合成橡膠質(zhì)自封式壓緊型液壓密封件O型密封圈的一部分被擠入密封間隙而在液壓缸往復(fù)運動中被切掉而造成泄漏,須在合成橡膠質(zhì)自封式壓緊型液壓密封件O型密封圈的受壓側(cè)各設(shè)置一合成樹脂擋圈,如尼龍擋圈、聚甲醛擋圈和填充聚四氟乙烯擋圈。由于合成橡膠質(zhì)自封式壓緊型液壓密封件O型圈工作時具有較大的壓縮變形,因此其靜摩擦阻力特別大,通常為其動摩擦阻力的兩倍多。如此大的靜摩擦阻力在一些低壓液壓傳動系統(tǒng)中勢必造成低壓爬行及操作困難等不良現(xiàn)象,這正是自封式壓緊型液壓密封件很小單獨用作動密封件的原因。