引言

密封裝置(zhì)是保(bǎo)證(zhèng)液壓與(yǔ)氣壓系統正常工作的(de)最(zuì)基本也是最(zuì)重(zhòng)要的裝置, 主要(yào)用來(lái)防止液體或氣(qì)體的(de)洩(xiè)漏(lòu)。良(liáng)好(hǎo)的密封(fēng)是(shì)液壓(yā)系統(tǒng)能夠(gòu)傳遞動力(lì)、正常工作的(de)保證(zhèng)。如果密(mì)封不好, 将(jiāng)會造(zào)成系統和元件(jiàn)的洩(xiè)漏(lòu)加(jiā)大, 使(shǐ)系統(tǒng)壓力和容(róng)積效率降低, 造(zào)成能(néng)量的損失(shī), 嚴重時(shí)會(huì)導緻液壓系(xì)統(tǒng)的油(yóu)液外(wài)洩污染環境, 因(yīn)此正确地(dì)設計(jì)液(yè)壓系統的連接(jiē)管接頭(tóu)及油口(kǒu)的(de)密封形式(shì)非(fēi)常重要(yào)。

1 液壓系統(tǒng)密封(fēng)裝置的要求

(1) 具(jù)有良好的(de)密封性, 即(jí)有适(shì)宜的彈性, 能補償所密(mì)封表面在制(zhì)造上的(de)誤差與(yǔ)工作中的磨損(sǔn), 并随着壓力的增大自動地提(tí)高密(mì)封(fēng)程(chéng)度;

(2) 具(jù)有良(liáng)好的穩定性, 即(jí)油液(yè)浸泡(pào)對其(qí)形狀尺寸(cùn)的變化影響要小, 溫(wēn)度對其彈(dàn)性和硬度(dù)的(de)變(biàn)化影(yǐng)響也要小(xiǎo);

(3) 摩擦(cā)力小, 運動(dòng)靈活, 工作壽命(mìng)長;

(4) 結構(gòu)簡(jiǎn)單, 制造、使(shǐ)用、維修(xiū)簡(jiǎn)便。

2 密(mì)封件主要(yào)基礎(chǔ)材料(liào)

常用(yòng)的液壓系(xì)統密(mì)封材(cái)料(liào)有以下(xià)幾種(zhǒng)

(1) 丁腈(jīng)橡膠nbr耐油(yóu)橡膠, 具有良好的(de)彈性與(yǔ)耐磨(mó)性, 工作溫(wēn)度一般為-20~100℃, 有一定的強度, 摩擦(cā)系數(shù)較大(dà)。适用(yòng)範圍(wéi):液壓油、脂(zhī)肪油(yóu)、碳氫化合(hé)物潤滑油(yóu)、動植(zhí)油、水、丁烷、壓縮氣體等;

(2) 氟橡膠fkm耐高溫, 耐(nài)油橡(xiàng)膠, 工作溫度一般為(wéi)-15~240℃, 有一定的(de)強度, 摩擦(cā)系數(shù)較大(dà)。适用(yòng)範圍:油料、臭氧、惡劣(liè)天氣(qì)、液壓(yā)流體、化學溶劑、不易(yì)燃的(de)油料和化學産(chǎn)品等;

(3) 矽橡(xiàng)膠vmq耐高(gāo)、低溫且(qiě)抗酸(suān)和弱(ruò)堿腐(fǔ)蝕(shí), 絕緣性(xìng)能良好的橡膠, 工作(zuò)溫度一般為-60~250℃。适用範圍(wéi):低(dī)溫或(huò)高溫(wēn)、惰(duò)性氣體(tǐ)、酸和(hé)弱堿、臭氧(yǎng)。

3 常用液(yè)壓管接頭密(mì)封(fēng)油口的(de)類型

在工程機(jī)械主(zhǔ)機産(chǎn)品的(de)液壓系統(tǒng)中常(cháng)見的與(yǔ)管接頭(tóu)相配合(hé)的(de)油口有以下幾種類型:

3.1 公制、美制及(jí)英制螺(luó)紋(wén)柱端(duān)帶锪孔溝槽(cáo)的o形圈(quān)密(mì)封15°内倒(dǎo)角油(yóu)口(kǒu)結構

15°内倒角油口類型(xíng)在液壓管路中(zhōng)的泵 (執行(háng)元件(jiàn)) 、馬達(dá) (動力裝置(zhì)) 的進出(chū)油口的(de)設計(jì)方案中比較常用(yòng)如圖1所(suǒ)示, 其螺紋形式(shì)由泵(bèng)、馬(mǎ)達的生(shēng)産廠商根據不(bú)同标(biāo)準, 公制螺(luó)紋(iso 6149-1标準)、美制統(tǒng)一螺(luó)紋 (iso 11926-1标準) 、英(yīng)制管螺紋(wén) (jis b2351标準(zhǔn)) 連接, 密封(fēng)形式(shì)是采用o形(xíng)圈密(mì)封。

3.2 公制、英制螺(luó)紋柱(zhù)端彈(dàn)性密(mì)封圈(quān)或(huò)金屬對金屬密封的平油口(kǒu)結構

這種(zhǒng)油口在液壓管路中的閥、合流(liú)塊、泵(bèng)等靜(jìng)密封(fēng)的進(jìn)出油口的(de)設計(jì)方案中常用, 如圖(tú)2所示。其(qí)加工過(guò)程相(xiàng)對(duì)15°内倒(dǎo)角油口比(bǐ)較簡便, 隻是加(jiā)工完(wán)内(nèi)螺紋後(hòu), 再對油口(kǒu)锪平(píng)一個淺沉确(què)保(bǎo)管接頭與油口(kǒu)密封面之間的(de)垂直度要求, 使(shǐ)管接頭(tóu)和ed墊圈(quān)與油口(kǒu)的(de)锪平(píng)面完全貼(tiē)合, 形(xíng)成密封, 減少連(lián)接面的滲(shèn)漏。

平(píng)油口的(de)螺紋形(xíng)式生(shēng)産廠商根(gēn)據不同标(biāo)準, 有公制螺(luó)紋 (gb/t 19674.1标準(zhǔn)) 、英制(zhì)管螺紋 (iso1179-1标準(zhǔn))連接, 密(mì)封形(xíng)式是采用(yòng)ed彈性密封(fēng)圈密(mì)封, 或用管接(jiē)頭(tóu)與油(yóu)口之間的尖角(jiǎo)密(mì)封。

圖2 平(píng)油口(kǒu)

3.3 英制(zhì)錐(zhuī)管螺紋密封、美制(zhì)npt錐管螺紋油(yóu)口結構(gòu)

(1) 英制55°牙(yá)型角錐(zhuī)管螺(luó)紋(wén)密封油(yóu)口結構(gòu):也(yě)稱用(yòng)螺紋密(mì)封(fēng)的油(yóu)口, 如(rú)圖3所示。這種螺(luó)紋極限尺(chǐ)寸(cùn)及公差符合(hé)gb/t 7306規定, 與管接頭(tóu)連接時(shí)不需加(jiā)填料(liào)或使用密(mì)封介質(zhì)就(jiù)能防(fáng)止滲(shèn)漏(lòu), 其中圓(yuán)錐内(nèi)螺紋(wén)油和(hé)圓錐(zhuī)外螺紋接(jiē)頭連接(jiē)可在高(gāo)溫及(jí)高壓(yā)下采(cǎi)用;

(2) 美(měi)制60°牙(yá)型角(jiǎo)錐管(guǎn)螺紋npt密封(fēng)油口結(jié)構:如圖(tú)3所示(shì), 極限尺寸(cùn)及公差符合gb/t 12716規定(dìng), 其(qí)主要用于(yú)燃油(yóu)和潤滑油(yóu)管路(lù)接(jiē)頭的油(yóu)口, 同(tóng)時(shí)也(yě)适于(yú)高溫、高壓系統。

4 液壓系統密封的管接頭及(jí)油(yóu)口端選(xuǎn)擇

4.1 外螺紋接頭配合o形(xíng)圈密(mì)封(fēng)

外螺紋(wén)接頭配(pèi)合o形圈(quān)密封形式, 如圖(tú)4所示。o形圈(quān)裝入(rù)液壓管接頭體(tǐ)後, 通(tōng)過裝配旋(xuán)入油(yóu)口15°内(nèi)倒角(jiǎo)受到壓縮(suō)後變(biàn)形, 适用選(xuǎn)擇的油口如(rú)圖1所示(shì), 在設計(jì)此(cǐ)o形圈(quān)密封(fēng)的(de)接頭與(yǔ)油口時, 表面锪平沉孔、内倒角(jiǎo)尺寸(cùn)及(jí)螺紋深(shēn)度的(de)連接配合(hé)至關(guān)重(zhòng)要。

1) 油口(kǒu)平面沉孔及15°内(nèi)倒角配合要點(diǎn)

(1) 油口(kǒu)沉孔直徑(jìng):d2≥d7+2.2, 且d7>d5

(2) 油(yóu)口沉孔深度:l3≤l5-0.5

表(biǎo)1 15°内倒角尺(chǐ)寸及配合要點(diǎn)

) 15°内倒角(jiǎo)與接頭(tóu)配合要點(diǎn)

15°内倒(dǎo)角的(de)直徑(jìng)一般(bān)小(xiǎo)于管(guǎn)接頭圓(yuán)台直(zhí)徑, 深度一(yī)般與螺距有關, 見表(biǎo)1。

3) 螺紋(wén)深度(dù)配合(hé)要點

(1) 油口(kǒu)内螺紋攻深:l4≥l6+0.5

(2) 油(yóu)口加工(gōng)孔(kǒng)鑽(zuàn)深(shēn):l2≥l4min+ (1.5~2) p

p———螺距

d1———螺紋(wén)直徑(jìng)規格

d2———油(yóu)口(kǒu)锪平沉孔(kǒng)直(zhí)徑

d5———油口(kǒu)15°内(nèi)倒角的直徑(jìng)

d6———與油口配(pèi)合的(de)管接頭圓台直(zhí)徑

l2———油口螺(luó)紋孔(kǒng)鑽深

l3———油(yóu)口(kǒu)锪平沉孔(kǒng)深度

l4———油口(kǒu)内螺(luó)紋(wén)攻(gōng)深

l5———與(yǔ)油口配合(hé)的管(guǎn)接頭六(liù)方下端面至(zhì)圓(yuán)台端面長度

l6———與油口配(pèi)合的管(guǎn)接頭圓(yuán)台下端面至外(wài)螺紋端面(miàn)長度(dù)

4.2 外螺(luó)紋配(pèi)合ed密封(fēng)

外螺紋配合(hé)ed密封形式如圖5所示, ed彈性(xìng)密封(fēng)圈是(shì)被(bèi)廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的油口(kǒu)密(mì)封形(xíng)式, 簡易(yì)的外形(xíng)使其得以(yǐ)快速(sù)方便(biàn)地安(ān)裝, 與(yǔ)o形圈(quān)不同的是(shì)ed彈性密封圈不(bú)會在溝槽(cáo)中扭(niǔ)曲變形。适用油(yóu)口如圖(tú)2所示:在(zài)設計(jì)此ed密(mì)封的過渡接(jiē)頭(tóu)與油(yóu)口密封時, 表面(miàn)锪平(píng)沉孔(kǒng)及螺(luó)紋深(shēn)度的連接(jiē)配合(hé)尺寸(cùn)至關重要。

圖5 外螺紋(wén)配合ed密封

1) 油口(kǒu)平面(miàn)沉孔配合(hé)要點

(1) 油(yóu)口(kǒu)沉孔直徑(jìng):d4≥d7+1.1

(2) 油口(kǒu)沉孔深度:l1l5 min-0.5

2) 螺紋深度(dù)配合(hé)要點

(1) 油口(kǒu)内螺紋攻深:l2≥l6

(2) 油(yóu)口加工(gōng)孔(kǒng)鑽深(shēn):l13≥l2 min+2p

d4———油口锪平(píng)沉孔(kǒng)直徑(jìng)

d7———與(yǔ)油口配(pèi)合的管接頭圓(yuán)台直徑

l1———油(yóu)口锪(huō)平沉孔(kǒng)深(shēn)度

l2———油(yóu)口内(nèi)螺紋(wén)攻深(shēn)

l13———油口螺紋孔鑽(zuàn)深

4.3 法蘭面帶(dài)o形(xíng)圈溝槽的(de)密封(fēng)

一般(bān)o形密(mì)封原(yuán)理如圖6所(suǒ)示, o形(xíng)圈(quān)裝入(rù)密封槽(cáo)後, 其截面受到壓縮(suō)後(hòu)變形。在無壓力時, 靠o形(xíng)圈的彈性對接(jiē)觸面(miàn)産生預接(jiē)觸壓力, 實現初(chū)始密封, 當(dāng)密封(fēng)腔充入有壓工(gōng)作介(jiè)質後;在壓(yā)力(lì)的作用下, o形(xíng)圈被擠向溝槽的一(yī)側, 密(mì)封面(miàn)上的接(jiē)觸壓力上升(shēng), 提高了密封效果。在(zài)動密(mì)封中(zhōng), 當壓力大(dà)于10 mpa時, o形圈就會(huì)被擠入(rù)間(jiān)隙中而損壞(huài), 為此有(yǒu)時需要在o形圈(quān)低壓測(cè)設置四氟乙烯或尼龍(lóng)制成的擋圈, 如(rú)圖7所(suǒ)示, 其厚度(dù)為1.25~2.5 mm。雙向受高壓(yā)時, 兩側都要加擋圈, 且一(yī)般在(zài)活塞(sāi)靜(jìng)密封中(zhōng)運用(yòng)較多(duō), 而法(fǎ)蘭(lán)是端面密封(fēng), 不需加擋(dǎng)圈。

圖(tú)6 o形圈密封原理(lǐ)

圖7 o形圈密封擋(dǎng)圈設(shè)置(zhì)

1) 法(fǎ)蘭面(miàn)配合o形圈密封(fēng)原理

這種密封(fēng)是用分離(lí)式法蘭片和(hé)螺栓進(jìn)行壓(yā)緊實現軸向(xiàng)密封(fēng), 其密封(fēng)件o形圈(quān)是受(shòu)介(jiè)質壓力後, 實現徑向變形, 如圖(tú)8所示。在實現密(mì)封時, 根(gēn)據(jù)系統(tǒng)介質所産生(shēng)壓(yā)力方向的(de)不同(tóng), 有受(shòu)軸向内部(bù)和外(wài)部壓力之(zhī)分(fèn), 此類密封在(zài)工程機械中大(dà)多數是在液壓(yā)系統(tǒng)中(zhōng)的液壓(yā)泵、馬(mǎ)達的進回(huí)油口的軸向密(mì)封形(xíng)式中采用(yòng)。

2) 法蘭面(miàn)o形(xíng)圈溝(gōu)槽的設計(jì)

法蘭(lán)面密封形(xíng)式中o形(xíng)圈在安(ān)裝時(shí), 必須(xū)保證适當(dāng)的預(yù)壓(yā)縮量, 過(guò)小不能密封, 過大則(zé)摩(mó)擦力增(zēng)大(dà), 且(qiě)易于損壞(huài)。因此, 安(ān)裝o形圈(quān)的溝槽的(de)尺寸(cùn)設計和(hé)表面精(jīng)度需按相關标準(zhǔn)和手冊給出(chū)的數據嚴格保證。

(1) 軸(zhóu)向密封 (受(shòu)内部壓力) , 壓力(lì)從内(nèi)測:o形(xíng)圈外(wài)徑壓(yā)縮, 如(rú)圖9的(de)設計一般是以(yǐ)d9尺寸為作(zuò)為選配o形(xíng)圈的(de)定位(wèi)尺寸, 其法蘭溝(gōu)槽(cáo)外徑d9基本尺(chǐ)寸可按下式(shì)規(guī)定: