摆动液压缸密封的设计和加工

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1585页（1820字）

每种摆动液压缸都存在着动密封设计和静密封设计。前者关系着摆动液压缸的容积效率和机械效率，后者应确保摆动液压缸在使用时无任何外泄漏。所以，对于密封的设计，尤其是设计合理的动密封是摆动液压缸设计的重要内容。

对于活塞式结构，通常都能选购到标准的O形橡胶密封圈实现静密封。动密封的主要部位是活塞和缸壁之间。由于缸筒内截面呈圆形，密封件的设计和制造都较为容易。其材质除传统的胶类外，近年又发展了橡塑复合，填充聚四氟乙烯等等新型材料，大大提高了密封件的使用性能，并且在尺寸上形成系列，方便了设计选用。

与活塞式结构的情况不同。叶片式摆动液压缸的形状因呈扇状，缸盖与缸体间的静密封圈往往会选不到标准的O形橡胶密封圈。此时常需自行设计制造。除了合理选用密封圈的截面尺寸外，密封圈中径长度和密封沟槽的尺寸一定要算得精确。特别是沟槽的圆弧连接处的长度不能仅靠估算求得。实践证明，如果这个静密封圈设计不当，往往会造成缸盖和缸体间的外泄漏。动密封设计包括叶片轴的轴向密封和叶片及止挡的四周。轴向密封圈只要叶片轴的轴颈尺寸选择合适，不难选购到标准的各类密封圈。但叶片和止挡的密封其作用是可靠地隔离高低压油腔，截面形状又呈长方形，其转角处的密封性能很不易保证。所以，设计和制造都有较大难度。下面介绍几种效果较好的密封结构形式：

(1)橡胶密封唇

橡胶密封唇的设计颇为困难，主要依赖于经验。因为密封效果好的密封唇既要使密封可靠又要使静摩擦阻力最小。压力腔内密封唇是张开的，其光滑的翼尖紧贴于密封面。它是用专用模具通过橡胶的硫化工艺直接把中等硬度的橡胶胶料硫化到叶片和止挡两侧的周边上。为使橡胶和金属能良好结合，硫化前金属的有关结合表面要经喷砂处理。图25．4－1和图25．4－2所示的结构都采用了橡胶密封唇。图25．5－4是叶片轴上硫化有橡胶密封唇的详图。目前在低、中压系统的摆动液压缸中常有应用。缺点是制造复杂，成本较高。

图25．5－4 带唇状密封的叶片轴

(2)变截面密封圈

框形变截面密封圈主要解决长方形截面四个棱角处的密封难问题。用橡胶胶料压制成长方形的密封圈，特点是在四个棱角处设计成正方体，直线部分的截面则是圆形。由于正方体截面积比直径与正方体边长相等的圆截面积大，工作时，液压力就作用于两者的面积差上迫使棱角部分向四角压紧，达到较好的密封效果。使用时，常在被密封件中部开槽，将此密封圈放入。图25．5－5是变截面密封圈及其安装图。

图25．5－5 变截面密封圈及其安装

(3)聚四氟乙烯密封圈

图25．5－6是聚四氟乙烯密封圈及其安装图。它由掺有玻璃纤维的聚四氟乙烯压制而成。截面呈皮碗状。使用时，其内圈装一个弹性的O形环使它紧贴于密封面上。由于这种材料摩擦系数小，有自润滑性，所以耐磨、寿命长、高压下也可使用。

图25．5－6 聚四氟乙烯密封圈及其安装

(4)框形密封圈

如图25．4－3所示，用于装载机上的摆动液压缸，其叶片和止挡就采用由橡胶胶料压制的框形密封圈，其截面为矩形。经过结构改进，框形密封圈也能用于高压的密封，其工作压力可达25MPa。

(5)机械间隙密封

这是纯粹依靠相关零部件的配合精度和表面质量来阻止泄漏的一种方法，密封间隙一般控制在10μm。虽然无需设计和加工密封件，但因零部件的加工精度高，实际费用不低。图25．4－2、图25．4－4和图25．4－7都采用了机械间隙密封。由于合理的密封间隙不易控制，所以机械间隙密封一般只用在低压系统的摆动液压缸。