引言

密(mi)封裝置是保(bǎo)證液壓與氣(qì)壓系統正常(cháng)工作的最基(ji)👅本也是最重(zhòng)要的裝置, 主(zhu)要用來防止(zhǐ)液體或氣體(tǐ)的❤️洩漏🌈。良好(hǎo)的密封是液(yè)壓系統能夠(gòu)傳遞動力、正(zheng)常工作的保(bǎo)證。如果密封(feng)不好, 将會🧑🏽‍🤝‍🧑🏻造(zao)成系統和💃元(yuán)件的洩漏加(jiā)大, 使系統壓(ya)力和容積效(xiao)率降低, 造成(chéng)能量的損🧑🏽‍🤝‍🧑🏻失(shi), 嚴重時會導(dao)緻液壓系統(tong)的油液外洩(xiè)污染環境, 因(yin)此正确地設(she)計⚽液壓系統(tong)的連接管接(jie)頭及油👉口的(de)密封形式非(fei)常重要。

1 液壓(ya)系統密封裝(zhuang)置的要求

(1) 具(jù)有良好的密(mì)封性, 即有适(shi)宜的彈性, 能(néng)補償所密封(feng)表面在制造(zào)上的誤差與(yǔ)工作中的磨(mó)損, 并随着壓(yā)力的增大自(zì)👅動地提高密(mì)封程度;

(2) 具有(yǒu)良好的穩定(ding)性, 即油液浸(jin)泡對其形狀(zhuang)尺寸的變❌化(hua)影㊙️響要✂️小, 溫(wēn)度對其彈性(xìng)和硬度的變(bian)化影響也要(yao)小;

(3) 摩擦力小(xiao), 運動靈活, 工(gong)作壽命長;

(4) 結(jié)構簡單, 制造(zao)、使用、維修簡(jian)便。

2 密封件主(zhǔ)要基礎材料(liào)

常用的液壓(yā)系統密封材(cái)料有以下幾(jǐ)種

(1) 丁腈橡膠(jiao)NBR耐油橡膠, 具(jù)有良好的彈(dàn)性與耐磨性(xing), 工作溫度一(yī)般為-20~100℃, 有一定(dìng)的強度, 摩擦(cā)系數較大。适(shì)用範圍:液壓(ya)油、脂✔️肪油♉、碳(tan)氫化合物潤(run)滑油、動植油(yóu)、水、丁烷、壓縮(suō)氣體🚶‍♀️等;

(2) 氟橡(xiàng)膠FKM耐高溫, 耐(nài)油橡膠, 工作(zuo)溫度一般為(wéi)-15~240℃, 有一定的強(qiang)度, 摩擦系數(shù)較大。适用範(fàn)圍:油料、臭氧(yǎng)、惡劣天🌐氣、液(ye)壓流體、化學(xué)溶劑、不易燃(ran)的油料和化(huà)學産品等;

(3) 矽(xi)橡膠VMQ耐高、低(di)溫且抗酸和(he)弱堿腐蝕, 絕(jué)緣性能良好(hǎo)的橡⚽膠, 工😄作(zuo)溫度一般為(wei)-60~250℃。适用範圍:低(di)溫或高溫、惰(duo)性氣體、酸和(he)弱堿、臭氧。

3 常(cháng)用液壓管接(jie)頭密封油口(kǒu)的類型

在工(gōng)程機械主機(jī)産品的液壓(ya)系統中常見(jiàn)的與管🏃‍♂️接頭(tou)相配⛱️合的油(yóu)口有以下幾(ji)種類型:

3.1 公制(zhì)、美制及英制(zhi)螺紋柱端帶(dài)锪孔溝槽的(de)O形圈密封🥵15°内(nèi)👄倒✍️角📱油口結(jie)構

15°内倒角油(you)口類型在液(yè)壓管路中的(de)泵 (執行元件(jiàn)) 、馬☀️達 (動🐆力裝(zhuāng)置) 的進出油(you)口的設計方(fāng)案中比較常(chang)用如圖1所示(shi), 其螺紋形式(shì)由泵、馬達的(de)生産廠商根(gēn)據不同标準(zhun), 公制🔴螺紋(ISO 6149-1标(biao)準)、美制👄統一(yī)螺紋 (ISO 11926-1标準) 、英(ying)制管螺紋 (JIS B2351标(biāo)準) 連接, 密封(fēng)形式是采用(yong)O形圈密封。

3.2 公(gong)制、英制螺紋(wén)柱端彈性密(mi)封圈或金屬(shu)對金屬密封(feng)的平油口🚶結(jie)構

這種油口(kǒu)在液壓管路(lù)中的閥、合流(liú)塊、泵等靜密(mì)封的進出油(you)口🐆的設計方(fang)案中常用, 如(rú)圖2所示。其加(jiā)工過程相對(dui)15°内倒☂️角油口(kou)比較簡便, 隻(zhī)是加工完内(nèi)螺🐪紋後, 再對(duì)油口锪平一(yi)🚩個淺沉确保(bao)管接頭與油(you)口密封面之(zhi)間的垂直度(du)要求, 使管接(jie)頭和ED墊圈與(yǔ)油🔆口的锪平(píng)面完全貼合(hé), 形成密封, 減(jian)少✌️連接面的(de)滲✍️漏。

平油口(kǒu)的螺紋形式(shi)生産廠商根(gēn)據不同标準(zhǔn), 有公制螺紋(wén) (GB/T 19674.1标準) 、英制管(guan)螺紋 (ISO1179-1标準)連(lian)接, 密封形式(shì)是采用ED彈性(xing)密封圈密封(feng), 或用管接頭(tóu)與油口之間(jian)的尖角密封(fēng)。

圖2 平油口

3.3 英(ying)制錐管螺紋(wén)密封、美制NPT錐(zhuī)管螺紋油口(kou)結構

(1) 英制55°牙(yá)型角錐管螺(luó)紋密封油口(kou)結構:也稱用(yong)螺紋🐪密😍封的(de)油口, 如圖3所(suǒ)示。這種螺紋(wén)極限尺寸及(ji)公差符合GB/T 7306規(gui)定, 與管接頭(tou)連接時不需(xū)加填料或使(shi)用密封介質(zhì)就能防止滲(shèn)漏, 其中圓錐(zhui)内螺紋油和(hé)圓錐外螺紋(wen)接🌂頭連接可(ke)在高溫及高(gao)壓下采用;

(2) 美(mei)制60°牙型角錐(zhui)管螺紋NPT密封(fēng)油口結構:如(rú)圖3所示, 極限(xian)尺💋寸及公🏃差(cha)符合GB/T 12716規定, 其(qi)主要用于燃(ran)油和潤滑油(yóu)管路接頭的(de)油口, 同時也(yě)适于高溫、高(gao)壓系統。

4 液壓(ya)系統密封的(de)管接頭及油(yóu)口端選擇

4.1 外(wài)螺紋接頭配(pèi)合O形圈密封(fēng)

外螺紋接頭(tou)配合O形圈密(mì)封形式, 如圖(tu)4所示。O形圈裝(zhuāng)🔴入🧑🏾‍🤝‍🧑🏼液壓管🏃🏻接(jie)頭體後, 通過(guò)裝配旋入油(you)口15°内倒角受(shòu)到壓❗縮後變(biàn)形, 适用選擇(ze)的油口如圖(tú)1所示, 在設計(jì)此O形圈密封(fēng)的接頭與油(yóu)口時, 表面锪(huō)平沉孔、内倒(dǎo)角尺寸及⛱️螺(luó)紋深度的連(lian)接配🥵合至關(guan)重要。

1) 油口平(ping)面沉孔及15°内(nèi)倒角配合要(yao)點

(1) 油口沉孔(kong)直徑:d2≥d7+2.2, 且d7>d5

(2) 油口(kou)沉孔深度:L3≤L5-0.5

表(biao)1 15°内倒角尺寸(cun)及配合要點(diǎn)

) 15°内倒角與接(jie)頭配合要點(diǎn)

15°内倒角的直(zhí)徑一般小于(yu)管接頭圓台(tai)直徑, 深度一(yī)般與螺距有(you)關, 見表1。

3) 螺紋(wen)深度配合要(yào)點

(1) 油口内螺(luo)紋攻深:L4≥L6+0.5

(2) 油口(kou)加工孔鑽深(shen):L2≥L4min+ (1.5~2) P

P———螺距

d1———螺紋直(zhi)徑規格

d2———油口(kǒu)锪平沉孔直(zhí)徑

d5———油口15°内倒(dǎo)角的直徑

d6———與(yǔ)油口配合的(de)管接頭圓台(tái)直徑

L2———油口螺(luo)紋孔鑽深

L3———油(you)口锪平沉孔(kǒng)深度

L4———油口内(nèi)螺紋攻深

L5———與(yǔ)油口配合的(de)管接頭六方(fang)下端面至圓(yuan)台端面長度(du)

L6———與油口配合(hé)的管接頭圓(yuán)台下端面至(zhì)外螺紋端面(mian)長度

4.2 外螺紋(wén)配合ED密封

外(wài)螺紋配合ED密(mì)封形式如圖(tu)5所示, ED彈性密(mi)封圈是被廣(guǎng)泛應用于液(yè)壓系統的油(yóu)口密封形式(shì), 簡易的外形(xíng)使其得以快(kuài)速方便地安(ān)裝, 與O形圈不(bu)同的是ED彈性(xìng)密封圈不會(huì)在溝槽❌中扭(niǔ)曲變形。适🔆用(yòng)油口如圖2所(suǒ)示:在設計此(ci)ED密封的過渡(dù)接頭與油口(kou)密封時, 表📞面(miàn)锪平沉孔及(jí)螺紋深度的(de)連接配合尺(chǐ)寸至關重✌️要(yao)。

圖5 外螺紋配(pèi)合ED密封

1) 油口(kou)平面沉孔配(pei)合要點

(1) 油口(kou)沉孔直徑:d4≥d7+1.1

(2) 油(yóu)口沉孔深度(dù):L1L5 min-0.5

2) 螺紋深度配(pèi)合要點

(1) 油口(kou)内螺紋攻深(shen):L2≥L6

(2) 油口加工孔(kǒng)鑽深:L13≥L2 min+2P

d4———油口锪(huō)平沉孔直徑(jìng)

d7———與油口配合(he)的管接頭圓(yuan)台直徑

L1———油口(kou)锪平沉孔深(shen)度

L2———油口内螺(luo)紋攻深

L13———油口(kǒu)螺紋孔鑽深(shēn)

4.3 法蘭面帶O形(xing)圈溝槽的密(mi)封

一般O形密(mì)封原理如圖(tú)6所示, O形圈裝(zhuang)入密封槽後(hòu), 其截🧑🏽‍🤝‍🧑🏻面受到(dào)壓縮後變形(xing)。在無壓力時(shí), 靠O形圈的彈(dàn)性對接😍觸面(miàn)産生預接觸(chù)壓力, 實現初(chu)始密封, 當密(mì)封腔充入有(yǒu)壓工作介質(zhi)後;在壓力的(de)作用下, O形圈(quān)被擠向溝槽(cao)的一側, 密🏃封(feng)面上的接觸(chù)壓力🎯上升, 提(ti)高了密封效(xiào)果。在動密封(fēng)中, 當壓力大(dà)于10 MPa時, O形圈就(jiu)會被擠入間(jian)隙中而損壞(huài), 為此有時需(xū)要在O形圈低(di)壓♊測設置四(sì)氟乙烯或尼(ni)龍🔞制成的擋(dang)🔞圈, 如圖7所示(shi), 其厚🔴度為1.25~2.5 mm。雙(shuang)向受高壓時(shi), 兩側都要加(jia)擋🈲圈, 且一般(ban)在活塞靜密(mi)📞封中運用較(jiào)多, 而法蘭是(shi)端面密封, 不(bú)需⚽加擋圈。

圖(tu)6 O形圈密封原(yuán)理

圖7 O形圈密(mì)封擋圈設置(zhì)

1) 法蘭面配合(hé)O形圈密封原(yuán)理

這種密封(feng)是用分離式(shì)法蘭片和螺(luo)栓進行壓緊(jin)實現🐕軸向密(mì)封, 其密封件(jian)O形圈是受介(jiè)質壓力後, 實(shí)現徑向變形(xing), 如圖8所示。在(zài)實㊙️現密封時(shi), 根據系統介(jiè)質所産生壓(yā)力方向的不(bú)同, 有受🌂軸向(xiàng)内部和外部(bù)壓力之分, 此(cǐ)類密封在🌍工(gong)程機械中大(dà)多數👈是在液(yè)壓系統中的(de)液壓泵、馬達(da)的進回油口(kou)的🐆軸向密封(fēng)形式中采用(yong)。

2) 法蘭面O形圈(quan)溝槽的設計(ji)

法蘭面密封(feng)形式中O形圈(quan)在安裝時, 必(bi)須保證适當(dang)的預壓縮量(liang), 過小不能密(mi)封, 過大則摩(mó)擦力增大, 且(qiě)易于損壞。因(yīn)此, 安裝O形圈(quān)💚的溝槽的尺(chǐ)寸設計和表(biǎo)面精度需按(àn)相關标準和(he)手冊給出的(de)🌈數據嚴格保(bǎo)證。

(1) 軸向密封(fēng) (受内部壓力(li)) , 壓力從内測(ce):O形圈外徑壓(yā)縮, 如💰圖9的♉設(shè)計📧一般是以(yǐ)d9尺寸為作為(wei)選配O形圈的(de)定㊙️位尺🌏寸, 其(qí)法蘭👣溝槽外(wài)徑♻️d9基本尺寸(cun)可按下式規(gui)定: