活塞杆的导向、密封和防尘

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册下册》第1407页（3160字）

在液压缸的前端盖内，有对活塞杆导向的内孔；有对缸筒有杆侧腔密封的密封件；有活塞杆内缩时刮除附着在表层的杂质、灰尘和水份的防尘圈。图23．3－22所示为活塞杆的导向、密封和防尘的典型结构。

图23．3－22 活塞杆的导向、密封和防尘

1－导向环；2－组合式密封圈；3－双唇防尘圈

(1)活塞杆的导向

活塞杆的导向有无导向套(环)、金属导向套和非金属导向环等三种结构型式。

无导向套(环) 前端盖用青铜QAL9－4，球墨铸铁和高强度铸铁等耐磨材料制成，用其内孔对活塞杆导向(图23．3－23)。

图23．3－23 无导向套(环)的前端盖

特点：耐磨金属材料用料较多，成本高。当内孔磨损后，无法修补。

金属导向套 前端盖用碳素钢制成，其内孔压入如青铜QAL9－4等耐磨金属材料制的导向套，对活塞杆导向(图23．3－24)。

图23．3－24 带金属导向套的前端盖

1－金属导向套

特点：用耐磨金属材料制导向套，材料是节约了，但加工复杂。内孔磨损后，维修较困难。

非金属导向环 前端盖用碳素钢制成，其内孔安装有用高强度塑料或纤维复合材料等非金属材料的导向环，对活塞杆导向(图23．3－25)。

图23．3－25 带非金属导向环的前端盖

1－非金属导向环

特点：用高强度塑料或纤维复合材料制造导向环。活塞杆与前端盖为非金属接触，摩擦阻力低，耐磨、使用寿命长，装导向环沟槽加工简单。当磨损后，导向环更换方便。

(2)活塞杆的密封和防尘

以往活塞杆的密封多用O形密封圈、窄断面Y形密封圈及V形密封圈。这些密封型式由于活塞杆与密封件之间是干摩擦，摩擦阻力大，往往导致密封唇过早磨损。因此，近年来较多选用组合式密封圈，如K型斯特封，它由二个不同元件组成：一个是用聚四氟乙烯加入青铜填料制造的阶梯形密封圈(主密封件)，另一个是O形密封圈(弹性元件和副密封作用)(见图23．3－26)。组合式密封圈(K型斯特封)具有低摩擦阻力、起动时无爬行、极低的泄漏量和抗磨损等特点。

图23．3－26 组合式密封圈(K型斯特封)

1－前端盖；2－活塞杆；3－组合式密封圈(K型斯特封)

活塞杆的防尘，以往多选用以无骨架防尘圈。目前多采用，既可以防尘又可以密封双唇形防尘圈，见图23．3－27。

图23．3－27 双唇形防尘圈

1－前端盖；2－活塞杆；3－双唇形防尘圈

外唇起防尘作用，保持活塞杆表面干净，内唇相当于密封唇日。当活塞杆外伸时，通过主密封圈粘在活塞杆表层的油膜，即被双唇形防尘圈的内唇(密封唇口)刮下，这样就在主密封圈与防尘圈之间保留一层油膜，起润滑作用，提高了密封圈的使用寿命。

(3)活塞杆的导向套(环)尺寸计算

活塞杆的导向套(环)的主要尺寸是导向宽度，通常按活塞杆直径、导向套(环)的型式、导向套(环)材料的承载能力，以及可能遇到的最大侧向负载等因素来考虑。

导向套(环)的受力情况，应根据液压缸的安装方式、导向套(环)结构型式、外部负载、有无导向装置等因素作具体分析。

A．导向套承受的载荷F_G

(A)液压缸垂直安装，外部负载无导向装置，活塞杆受偏心轴向负载F₁时(见图23．3－28)

图23．3－28 活塞杆的导向套(环)受力示意图

M₀=F₁L (N·m) (23．3－34)

式中 M₀——外力作用于活塞杆的力矩(N·m)；

F₁——作用于活塞杆的偏心载荷(N)；

L——偏心载荷的偏心距(m)；

F_G——活塞杆的导向套(环)承受的载荷(N)；

L_G——活塞至导向套(环)间距(m)

当活塞杆外伸达到行程终端最不利位置时，取

式中 D，d——分别为活塞及活塞杆外径(m)。

(B)对于其他受力情况(例如非垂直安装的液压缸，则在M₀内还要考虑液压缸的重量作用)，只要求出必须由导向套(环)所承受的力矩M₀后，即可从式23．3－35中求出F_G。

B．导向套(环)承受的支承压力p_r

式中 b——导向套(环)的宽度(m)；

K——安全系数，通常取1＜K≤2；

F_G、d——意义同前。

据式23．3－36求得的支承压力p_r，应在导向套(环)材料允许范围内。通常取：

青铜：p_r＜8MPa

填充聚四氟乙烯：p_r≤15MPa

导向套(环)的宽度b

式中 ［p_r］——导向套(环)材料允许的支承压力(MPa)；其他符号含义同前。

导向环由专业厂供应带坯，因此允许用二个或二个以上的标准带坯宽度之和来达到总宽度的要求。

导向环安装的沟槽尺寸、公差和表面粗糙度等均按导向环带材供应厂的要求加工。

活塞杆用导向环的下料长度L(参见图23．3－21)按下式计算

图23．3－21 导向环(支承环)的下料长度

L=A(D－T) (m) (23．3－33)

L=A(d+T) (m) (23．3－38)

式中 d——活塞杆外径(m)；

L、A、T——符号含义同式(23．3－33)。

如选用无导向套(环)的前端盖，用内孔进行活塞杆导向时，则内孔直径公差选用H₇～H₉。