密封件概述
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1609页（4221字）
(1)密封件的作用及其重要意义
在液压系统及其元件中，设计、安置密封装置和密封元件的作用，在于防止工作介质的泄漏及外界尘埃和异物的侵入。设置于密封装置中，起密封作用的元件，即谓密封件。
流体状态的工作介质，在液压元件及系统的容腔内流动或暂存，由于受压力、间隙、粘度等因素变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔向低压腔流出。此种“越界流出”的现象，称作泄漏。
泄漏，分为内泄漏和外泄漏两类。单位时间内泄漏的液体体积量，称作泄漏量。
内泄漏，会引起液压系统容积效率的急剧下降，达不到所需的工作压力，使机械设备无法运作。
外泄漏，会造成工作介质浪费和污染环境，甚至引发机械操作失灵和人身事故。
因此，正常设计和使用密封件是保证液压设备正常运转的重要保证。
(2)密封的分类
根据密封副偶合件，在机器运转过程中有无相对运动，将密封分为动密封和静密封。另外按照密封件使用要求和结构型式及制作的材料种类，又可把密封分为不同的类型。如表26．1－1所示。
表26．1－1 液压用密封件的分类
(3)密封的基本原理
除用于防止平面(或环形)间隙泄漏的间隙密封外，一般使密封副偶合件间的间隙，控制在被密封的工作介质所能通过的最小间隙值以下。其间隙值大小，由工作介质的粘度、工作温度、流体压力和偶合件间的相对运动速度等条件所决定。
各种密封件的机理详见以下各节。
(4)密封件及密封装置的设计和选用原则
A．基本要求
·密封件胶料的配方，其理化性能应满足在工况条件下，长期浸泡于介质中的物化性能指标要稳定，即密封件材料与油品的相容性要好。
·在液压系统出现瞬时脉冲峰值压力的条件下，仍能保障密封装置不被击穿，并且在正常作业条件下，能满足主机作业一个大修期内无泄漏的使用要求。
·动密封装置的动、静摩擦阻力要小，并须保持摩擦系数的稳定。避免出现运动偶件咬死或蠕动等情况。
·结构灵巧、拆装方便、成本低廉。
B．影响密封性能的因素
影响密封装置、密封件的密封性能的因素很多，在设计或选择密封件的结构、型式及材料时，应从以下几个方面来考虑。
·根据工作介质和工作温度，选择密封件的胶种，并筛选出最佳配方。
·根据密封副偶件相对滑移面的运动速度，选择密封件的结构型式。
·根据液压系统的压力高低，考虑密封件的结构参数及密封装置滑移面的间隙尺寸。
·根据运动偶件的运动跳动量，选择胶料的硬度或调整结构参数，以增强随动性。
·根据工况条件，选择合理的偶合面粗糙度及密封件安装腔体的结构型式、尺寸和位置精度。
C．常用主要密封件的性能比较
动密封件中，广泛使用的密封件是O形圈、油封、Y形圈、V形圈和橡塑材料并用或橡塑结构并用的组合式密封圈。
O形橡胶密封圈，是动、静密封均可使用的密封件。安装方便、价格低。用于工作压力大于7MPa时，必须配置挡圈。与唇形密封圈相比，寿命短，且对密封装置的机械加工精度要求较高。当设备闲置时间过久时，再次启动的摩擦阻力，会因O形圈与密封副偶合面的粘附而陡增。并出现蠕动现象。O形橡胶密封圈的使用速度范围为0．005～0．3m／s。
由橡塑材料结构并用组合而成的同轴密封件(又称滑环式组合密封)，改善了单独使用O形圈的缺陷。但安装时需采用专用工具和规定的工艺方法。采用同轴密封件密封装置，使用速度一般为1m／s，使用寿命远比单独使用O形圈长。
Y形密封圈的使用寿命高于O形密封圈。使用速度范围：若采用丁腈橡胶制作时，为0．01～0．6m／s；当采用聚氨酯橡胶制作时，为0．01～1m／s；当采用氟橡胶制作时，则为0．05～0．3m／s。Y形圈的密封性能、使用寿命及不并用挡圈的使用压力极限，都以聚氨酯材质为佳。Y形圈的安装沟槽结构型式，可按所选Y形圈的断面结构及密封圈的硬度高低，设计成整体或开式的沟槽结构。
V形密封圈的运动摩擦阻力较Y形密封圈大。但密封性能可靠、使用寿命长。当发生泄漏时，可只调整压环而无须更换密封件。使用速度范围：采用夹布橡胶V形圈时，为0．005～0．5m／s；使用丁腈橡胶V形圈时，为0．02～0．3m／s。
Y形圈和V形圈，都是典型的唇形密封圈。对压力方向有严格的要求。因此，在用于液压缸动密封装置时，必须注意密封圈的安装承压方向，即把承压面的凹部朝向工作介质的承压方向。
带导向支承环的橡塑结构并用的活塞用密封件，是80年代发展的新型密封件。它消除了Y形圈和V形圈的压力方向性选择的缺点，且较大缩短了活塞动密封装置的轴向尺寸。提高了活塞的运动精度和密封可靠性。目前，已广泛使用于各发达国家的液压机械设备。我国也已颁布实施了此类密封件的安装沟槽及密封件尺寸系列国家标准。
D．设计选用原则
密封装置、密封件的选择原则，首先应考虑液压设备对密封装置、密封件的要求和工况条件。如负载情况工作压力(含瞬时过载峰值压力)及速度的变化情况。并考虑环境温度和液压系统温度状况、冷却条件等因素。从而，正确选择与之相配的密封装置和密封件结构型式。然后，再根据液压系统采用的工作介质种类和系统中密封副处的局部温度，合理选择密封件的橡胶种类及筛选与之相适应的配方结构。表26．1－2所示，可作为密封件橡胶材料的选择参考。
表26．1－2 常用密封件材料所适应的介质和使用温度范围
上述各种类型的密封件，除尺寸系列和安装沟槽结构型式国标外，理化性能及表面质量等国家标准或专业标准，也都先后制订实施。
E．密封件材料
密封件材料，随着科学技术的发展，也有了长足的进步。已由50年代使用的植物、矿物纤维或动物皮革、毛毡等发展到今天的合成橡胶、合成树酯、合金制品及矿物制品。且物理和化学性能已都能满足科技发展的需要。
(A)对密封件材料的要求
·在介质中有良好的化学稳定性，即不溶胀，不收缩，不软化，不硬化。
·在介质中压缩永久变形要小。具有良好的物理性能稳定性。
·在介质中机械性能变化幅度要小。
·耐热，耐寒，耐磨耗及摩擦系数低。
·不腐蚀密封副偶件表面，不粘附。
·易加工，低成本。
(B)常用橡胶密封材料的种类和性能
液压系统和元件中，常用的密封材料，主要是合成橡胶和合成树脂。由于合成橡胶的胶种颇多，且各自的性能也各不相同。因此，密封件使用者，除要求合成橡胶材料必须满足上述几点使用要求外，还应根据不同胶种的特性和使用范围，参照密封件的使用工况条件，正确选择。
表26．1－3 常用橡胶密封材料的主要特性及使用范围
(C)常用合成树脂的种类和性能
常用合成树脂中，使用最多的是聚四氟乙烯树脂。最初，聚四氟乙烯树脂仅用作挡圈材料。自70年代以后，随着不同充填材料掺入聚四氟乙烯树脂，改善和提高了聚四氟乙烯材料的综合物化性能指标。从而，扩大了它的应用范围。表26．1－4是几种用于密封材料的合成树脂的使用范围及其特点。
表26．1－4 用于密封件材料的主要国产合成树脂的特点及使用范围
(D)金属密封材料
金属密封材料，主要用于静密封。表26．1－5是金属密封材料的种类及使用范围。
表26．1－5 金属密封材料的种类和使用范围
