引言

密封裝置是保(bǎo)證液壓(yā)與(yǔ)氣壓系統正常(cháng)工作的最基本也是最重要的裝置(zhì), 主要(yào)用(yòng)來防止液體或氣體的洩(xiè)漏。良好的密封是液壓系統能夠傳遞動力、正常工作的保(bǎo)證。如果密(mì)封不(bú)好, 将會造成系統(tǒng)和元件的洩漏加大, 使系統壓力和容積效率降低, 造成能量的損失, 嚴重時會(huì)導(dǎo)緻液壓(yā)系統的油液外洩污染環境, 因此正(zhèng)确(què)地設計液壓系(xì)統的(de)連接管接頭(tóu)及油口的密封形式(shì)非常重要。

1 液壓系統密封裝置(zhì)的(de)要求

(1) 具有良好的密封性, 即有适宜的彈性, 能補償所密封(fēng)表面在(zài)制造上(shàng)的誤差與(yǔ)工作中的磨損, 并随着壓(yā)力的增大自動地提高密(mì)封程度(dù);

(2) 具有良好的穩定性, 即油液(yè)浸泡對其形狀尺寸(cùn)的變化影響要小, 溫(wēn)度對其彈性和硬度(dù)的變化影響也要小;

(3) 摩擦(cā)力小, 運動靈活, 工作壽命長;

(4) 結構簡單, 制造、使用、維修簡便。

2 密封件主要基礎材料(liào)

常用的液壓系統密封材(cái)料有以下幾種

(1) 丁腈橡膠NBR耐油橡膠, 具有良好(hǎo)的彈性與耐磨性, 工(gōng)作溫度一般為-20~100℃, 有一定的強度, 摩擦系數較大。适用範圍:液壓油、脂(zhī)肪油、碳氫化合物潤滑油、動植油、水、丁烷、壓縮氣體等;

(2) 氟(fú)橡膠(jiāo)FKM耐高溫, 耐油橡膠, 工作溫度一般(bān)為-15~240℃, 有一定(dìng)的強度, 摩擦系數(shù)較大(dà)。适用範圍:油料(liào)、臭氧、惡劣天氣、液壓(yā)流(liú)體、化學溶劑(jì)、不易燃的油料和化學産品等;

(3) 矽橡膠VMQ耐高、低溫且抗酸和弱堿腐蝕, 絕緣性能良好的(de)橡膠, 工作(zuò)溫度一般(bān)為-60~250℃。适用範圍:低溫或(huò)高溫、惰性氣體、酸(suān)和弱堿、臭氧。

3 常用(yòng)液壓管接頭密封油口的(de)類型

在工程機械主機産品的液壓系統中常見的與管接(jiē)頭相配合的油口有以(yǐ)下幾(jǐ)種類型:

3.1 公制、美制及英制螺紋柱(zhù)端帶锪孔溝槽的O形圈密封15°内倒角油口結(jié)構

15°内倒角油口類型在液壓管路(lù)中的泵(bèng) (執行元件) 、馬達 (動力裝置) 的(de)進出油口的設計方案中比較常(cháng)用如圖1所示, 其螺紋形(xíng)式(shì)由泵(bèng)、馬達的生産廠(chǎng)商根據不同标(biāo)準, 公制(zhì)螺紋(ISO 6149-1标(biāo)準)、美制(zhì)統一螺紋 (ISO 11926-1标準) 、英(yīng)制管螺紋 (JIS B2351标準) 連接, 密封形式是采用O形圈密封。

3.2 公制、英制螺紋柱端彈性密封圈或金屬對金屬密封的平油口結構

這種油口在液壓管路中(zhōng)的閥、合流塊、泵等靜密封的進(jìn)出油口的設計方案中常用, 如圖2所示。其(qí)加工過程相對15°内倒角油口比較簡便, 隻是加工完内螺紋後, 再對油口(kǒu)锪平一個(gè)淺沉确保管接(jiē)頭與油口密封面之間的垂直度要求, 使管接頭和ED墊圈與油口(kǒu)的锪平面完全貼合, 形成密封, 減少(shǎo)連接面的滲漏。

平油口的螺紋形式生(shēng)産廠商根(gēn)據不(bú)同标準, 有公制(zhì)螺紋 (GB/T 19674.1标準) 、英(yīng)制管螺紋 (ISO1179-1标準)連(lián)接, 密封形式是采用ED彈性密封(fēng)圈密封, 或用管接頭與油口之(zhī)間的尖角密封(fēng)。

圖2 平油口

3.3 英制錐管螺紋(wén)密封、美制NPT錐管螺紋(wén)油口結構

(1) 英制55°牙型角錐管螺紋密封油(yóu)口結(jié)構:也稱用(yòng)螺紋密封的油口, 如圖3所(suǒ)示。這種螺(luó)紋極限尺寸及公差符(fú)合GB/T 7306規定, 與管接頭連接時不需加填料或使用密封介質就能防止滲漏, 其中圓錐内螺紋(wén)油和圓錐(zhuī)外螺紋接頭連接可在高溫(wēn)及高壓下采用;

(2) 美制60°牙型角錐管螺(luó)紋NPT密封油口結構(gòu):如圖3所示, 極限尺寸及公差符合GB/T 12716規定, 其主要用于燃(rán)油和潤滑油管路(lù)接頭的油口, 同時也(yě)适于高溫、高壓(yā)系統。

4 液(yè)壓(yā)系統密封的管(guǎn)接頭及油口端選擇

4.1 外螺紋接頭配合O形圈密封

外螺紋接頭配合O形圈密封形式(shì), 如圖4所示。O形圈裝入液壓管接頭體後, 通(tōng)過裝配旋入油口15°内(nèi)倒角受到壓縮後變形, 适用選擇的油口(kǒu)如圖(tú)1所示, 在設計此O形(xíng)圈密封的接頭與油口時, 表面锪平沉孔、内倒角尺寸(cùn)及(jí)螺(luó)紋深度的連接配合至關重要。

1) 油口平面(miàn)沉孔及15°内倒角配合要點

(1) 油口沉孔(kǒng)直徑:d2≥d7+2.2, 且d7>d5

(2) 油口沉孔深度:L3≤L5-0.5

表(biǎo)1 15°内倒角尺寸及配合要點

) 15°内倒角與(yǔ)接頭配合要點

15°内倒角的(de)直徑一般小于管接頭圓台(tái)直徑, 深度一般與(yǔ)螺距有關, 見表1。

3) 螺(luó)紋(wén)深度配合要點(diǎn)

(1) 油口内螺紋攻(gōng)深:L4≥L6+0.5

(2) 油口加工孔鑽深(shēn):L2≥L4min+ (1.5~2) P

P———螺距

d1———螺紋直(zhí)徑規格

d2———油口锪平沉孔直徑

d5———油口15°内倒角的直徑

d6———與油(yóu)口配合的管接(jiē)頭圓台直徑

L2———油口螺(luó)紋孔鑽深

L3———油口锪平沉(chén)孔深度

L4———油口内螺紋攻深

L5———與油口配合的管接頭六方下端面至(zhì)圓台端面長度

L6———與油口配合的管(guǎn)接頭圓台下端面至外螺紋(wén)端面長度

4.2 外螺紋配合ED密封

外螺紋配合(hé)ED密封形式如圖(tú)5所示(shì), ED彈性密封圈是被廣(guǎng)泛應用于液壓系統的油(yóu)口密封形式, 簡易的外形使其得以(yǐ)快速方便地安裝, 與O形圈不同的是ED彈性(xìng)密封圈不會在溝槽中扭(niǔ)曲變形。适用油口如圖2所示:在設計此ED密封(fēng)的過渡接頭與油口密封時, 表面锪平沉孔及螺紋深度(dù)的連接配合尺寸至關重要。

圖5 外螺紋配合ED密封(fēng)

1) 油口(kǒu)平面沉孔配合要點

(1) 油口沉孔(kǒng)直徑:d4≥d7+1.1

(2) 油口沉孔深度:L1L5 min-0.5

2) 螺紋深度配合要點

(1) 油口内螺紋攻深:L2≥L6

(2) 油口加(jiā)工孔鑽深:L13≥L2 min+2P

d4———油口锪平沉孔直徑

d7———與油口(kǒu)配合的(de)管接頭圓台直徑

L1———油口锪平沉孔深度

L2———油口内螺紋攻深

L13———油口螺紋(wén)孔鑽深

4.3 法蘭面帶(dài)O形(xíng)圈溝槽的密封

一般O形密封原理(lǐ)如圖6所示, O形圈裝(zhuāng)入密封槽(cáo)後, 其(qí)截(jié)面受到壓縮後變形。在無壓力時, 靠O形圈的彈性對接觸面産生預接觸壓力, 實現初始密封, 當密封腔充入有壓工作介質後;在壓力的(de)作用下(xià), O形圈被擠向溝槽的(de)一側, 密封面上的(de)接觸壓力上升, 提高了密封效果。在動密封中, 當壓(yā)力大(dà)于10 MPa時, O形圈就會被擠入間隙(xì)中而損壞, 為此有時(shí)需(xū)要在O形(xíng)圈低壓測設置四氟乙烯或尼龍制成的擋(dǎng)圈, 如圖7所(suǒ)示, 其厚度為1.25~2.5 mm。雙向受高壓時, 兩側都要加擋圈(quān), 且一般在(zài)活塞(sāi)靜密封中運用較(jiào)多, 而法蘭是(shì)端面密封, 不需(xū)加擋(dǎng)圈。

圖(tú)6 O形圈密封原(yuán)理

圖7 O形圈密封擋圈(quān)設置

1) 法蘭面配合O形圈密封原理

這種密封(fēng)是用分離式法蘭片和螺栓進行壓緊實現軸(zhóu)向密封, 其密封(fēng)件O形圈是受(shòu)介質壓(yā)力後, 實現徑向變(biàn)形, 如圖8所示。在實現密封時, 根據系(xì)統介質(zhì)所産生壓力方向的不同, 有受軸向内部和外部壓力之分, 此(cǐ)類密封在工程機械(xiè)中大多數是在液壓系統中的(de)液壓泵、馬達的進回油口的(de)軸向密封形式中采用(yòng)。

2) 法蘭面(miàn)O形圈溝槽的設計(jì)

法蘭面密封形式中O形圈在安裝時(shí), 必須保證适當的預壓縮量, 過小不(bú)能密封, 過大(dà)則摩擦力增大, 且易于損(sǔn)壞。因此(cǐ), 安裝O形圈的溝(gōu)槽的尺寸設計和表面精度需按相關标準(zhǔn)和(hé)手冊給出的數據嚴格保(bǎo)證。

(1) 軸向密封 (受内部壓力) , 壓力從内測:O形圈外徑壓縮, 如(rú)圖9的設計(jì)一般是以(yǐ)d9尺寸為作為選配O形圈的(de)定位尺寸(cùn), 其法(fǎ)蘭溝槽外徑d9基本尺寸可按下式規(guī)定: