引言(yán)

密封(fēng)裝置(zhì)是保(bǎo)證(zhèng)液(yè)壓與氣壓(yā)系統(tǒng)正(zhèng)常(cháng)工作(zuò)的最基本也是(shì)最重要的(de)裝置(zhì), 主要(yào)用來防止(zhǐ)液體或氣體的(de)洩漏(lòu)。良(liáng)好的密(mì)封是液壓(yā)系統(tǒng)能夠(gòu)傳遞動力(lì)、正常工作的保(bǎo)證。如果密封不(bú)好, 将(jiāng)會造成系(xì)統和元件的洩(xiè)漏加大, 使系統(tǒng)壓力和(hé)容(róng)積效(xiào)率降低, 造(zào)成能(néng)量的(de)損失, 嚴重時會導緻液壓(yā)系統的(de)油(yóu)液外(wài)洩污染(rǎn)環(huán)境, 因(yīn)此正(zhèng)确地(dì)設計(jì)液壓系統(tǒng)的連接管(guǎn)接頭(tóu)及油口的密封形式(shì)非常(cháng)重要。

1 液壓(yā)系統密封裝置(zhì)的要求(qiú)

(1) 具有(yǒu)良好的密封性, 即有适(shì)宜的彈性(xìng), 能補償所密封表面在制造上(shàng)的誤差與工作中的(de)磨損(sǔn), 并随(suí)着壓力的增大(dà)自動地提(tí)高密(mì)封(fēng)程度(dù);

(2) 具有良(liáng)好的穩定性, 即(jí)油液浸(jìn)泡對其形狀(zhuàng)尺寸的變(biàn)化影響要(yào)小, 溫(wēn)度對其彈性和(hé)硬度的變(biàn)化(huà)影(yǐng)響也要小(xiǎo);

(3) 摩擦(cā)力小, 運動靈活(huó), 工作壽(shòu)命長;

(4) 結(jié)構簡(jiǎn)單(dān), 制造、使(shǐ)用、維(wéi)修簡便。

2 密(mì)封件主要(yào)基礎(chǔ)材料(liào)

常用的液(yè)壓系(xì)統密(mì)封材(cái)料有(yǒu)以下幾種(zhǒng)

(1) 丁腈橡膠nbr耐油(yóu)橡膠(jiāo), 具有(yǒu)良好(hǎo)的彈(dàn)性與(yǔ)耐磨(mó)性, 工(gōng)作(zuò)溫(wēn)度一(yī)般為-20~100℃, 有一(yī)定的強度, 摩擦系數(shù)較大。适用(yòng)範圍:液壓(yā)油、脂肪油(yóu)、碳氫化合物潤(rùn)滑(huá)油(yóu)、動植油、水(shuǐ)、丁烷、壓縮氣體(tǐ)等;

(2) 氟(fú)橡膠fkm耐高(gāo)溫, 耐油橡膠, 工(gōng)作溫度一般為(wéi)-15~240℃, 有一定的強度(dù), 摩擦系數較大(dà)。适用範圍(wéi):油料(liào)、臭氧(yǎng)、惡劣天氣(qì)、液壓流體、化學(xué)溶劑、不易(yì)燃的(de)油料和(hé)化(huà)學産(chǎn)品等;

(3) 矽橡膠vmq耐(nài)高、低(dī)溫且抗酸和弱堿腐蝕, 絕緣性能良(liáng)好的(de)橡膠(jiāo), 工作溫度(dù)一般為-60~250℃。适(shì)用範(fàn)圍:低溫或(huò)高溫(wēn)、惰性氣體、酸和(hé)弱堿(jiǎn)、臭氧。

3 常用(yòng)液壓管接(jiē)頭(tóu)密(mì)封油口的(de)類型(xíng)

在工程(chéng)機械主機産(chǎn)品(pǐn)的液壓(yā)系統中常(cháng)見的(de)與管(guǎn)接頭相(xiàng)配合的(de)油口有以下幾種(zhǒng)類型:

3.1 公(gōng)制、美(měi)制及英制(zhì)螺紋(wén)柱端帶锪(huō)孔溝槽(cáo)的(de)o形(xíng)圈(quān)密封15°内倒角油(yóu)口結(jié)構

15°内(nèi)倒角(jiǎo)油口(kǒu)類(lèi)型(xíng)在液(yè)壓管路中的泵(bèng) (執行元件) 、馬達(dá) (動力裝置) 的進(jìn)出油(yóu)口的(de)設計方案中比(bǐ)較常用(yòng)如圖1所示, 其(qí)螺紋形式(shì)由泵(bèng)、馬達的(de)生産廠商根據不同标(biāo)準, 公(gōng)制螺紋(iso 6149-1标(biāo)準(zhǔn))、美制統一螺(luó)紋 (iso 11926-1标準) 、英制(zhì)管(guǎn)螺紋 (jis b2351标準(zhǔn)) 連接, 密封(fēng)形(xíng)式是采(cǎi)用o形圈密封。

3.2 公(gōng)制、英制螺紋柱(zhù)端彈性密封圈(quān)或金屬對金屬密封(fēng)的(de)平(píng)油口(kǒu)結構(gòu)

這種(zhǒng)油口在液(yè)壓管路中(zhōng)的閥、合流塊、泵(bèng)等靜密封(fēng)的進(jìn)出油口(kǒu)的設計(jì)方案(àn)中常(cháng)用, 如(rú)圖2所示。其(qí)加工(gōng)過程相對15°内倒角油口比較簡(jiǎn)便, 隻是(shì)加工完(wán)内螺紋(wén)後, 再對(duì)油口锪平一個淺沉(chén)确保管接頭與油口密封(fēng)面之(zhī)間的(de)垂直(zhí)度要(yào)求, 使(shǐ)管接(jiē)頭和ed墊圈與油(yóu)口的(de)锪平面完全貼(tiē)合, 形(xíng)成密(mì)封, 減(jiǎn)少連接面的滲(shèn)漏。

平油口(kǒu)的螺(luó)紋形式生産廠(chǎng)商根據(jù)不同标準, 有(yǒu)公制(zhì)螺紋(wén) (gb/t 19674.1标準) 、英制管螺紋 (iso1179-1标準)連(lián)接(jiē), 密封形式是(shì)采用ed彈性密封(fēng)圈密封, 或(huò)用管(guǎn)接頭與(yǔ)油口之(zhī)間的尖角密封(fēng)。

圖2 平油口

3.3 英制(zhì)錐管(guǎn)螺紋密封(fēng)、美制(zhì)npt錐管(guǎn)螺紋(wén)油口(kǒu)結構

(1) 英制(zhì)55°牙型(xíng)角錐管螺(luó)紋密封油口結(jié)構:也稱用螺(luó)紋(wén)密封(fēng)的油(yóu)口, 如(rú)圖3所示(shì)。這種螺(luó)紋極限尺寸及(jí)公差符合(hé)gb/t 7306規定(dìng), 與管(guǎn)接(jiē)頭(tóu)連接(jiē)時不需加填料(liào)或使用密封介(jiè)質就(jiù)能防止滲漏(lòu), 其(qí)中(zhōng)圓錐内(nèi)螺紋油和圓錐外螺(luó)紋接(jiē)頭連(lián)接可在高溫及高壓(yā)下采用;

(2) 美(měi)制60°牙(yá)型(xíng)角(jiǎo)錐管螺紋(wén)npt密封(fēng)油口(kǒu)結構(gòu):如圖3所示(shì), 極限(xiàn)尺寸及公差符(fú)合gb/t 12716規(guī)定, 其主(zhǔ)要用于(yú)燃油(yóu)和潤滑(huá)油(yóu)管路(lù)接頭的油(yóu)口, 同(tóng)時也适(shì)于(yú)高溫(wēn)、高壓系統。

4 液壓系統密封(fēng)的管(guǎn)接頭及油口端(duān)選擇

4.1 外螺(luó)紋接頭配(pèi)合(hé)o形(xíng)圈密(mì)封

外螺紋接頭配合o形圈密封(fēng)形式(shì), 如圖4所示。o形圈裝(zhuāng)入(rù)液壓管接頭(tóu)體(tǐ)後, 通(tōng)過裝(zhuāng)配旋入油(yóu)口15°内倒角受到(dào)壓縮後變形, 适(shì)用選擇的(de)油口(kǒu)如圖(tú)1所示, 在設計此o形圈密封(fēng)的接頭與(yǔ)油口(kǒu)時, 表面锪平沉(chén)孔、内(nèi)倒角尺寸(cùn)及螺紋深度的連接(jiē)配合(hé)至關(guān)重要(yào)。

1) 油口平面(miàn)沉孔(kǒng)及15°内倒角(jiǎo)配合要點(diǎn)

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

(2) 油(yóu)口沉孔深(shēn)度:l3≤l5-0.5

表(biǎo)1 15°内倒(dǎo)角(jiǎo)尺寸及(jí)配合要點

) 15°内(nèi)倒角與(yǔ)接(jiē)頭(tóu)配合(hé)要點

15°内倒角的直徑(jìng)一般小于管接頭圓台直(zhí)徑, 深度一(yī)般與(yǔ)螺距有關, 見表(biǎo)1。

3) 螺紋深(shēn)度配合(hé)要點

(1) 油(yóu)口内螺(luó)紋攻深:l4≥l6+0.5

(2) 油口加(jiā)工孔鑽深:l2≥l4min+ (1.5~2) p

p———螺距(jù)

d1———螺紋直(zhí)徑規格(gé)

d2———油口锪平(píng)沉孔(kǒng)直徑

d5———油(yóu)口15°内倒(dǎo)角的直徑

d6———與油口配(pèi)合的(de)管接頭圓台直(zhí)徑

l2———油(yóu)口螺(luó)紋孔(kǒng)鑽深(shēn)

l3———油口锪平沉孔(kǒng)深度(dù)

l4———油口内螺(luó)紋攻(gōng)深

l5———與(yǔ)油口配合(hé)的管接頭(tóu)六方(fāng)下端面至圓台(tái)端面(miàn)長度(dù)

l6———與油口配(pèi)合的(de)管接頭圓台下(xià)端面至外(wài)螺紋端面(miàn)長(zhǎng)度(dù)

4.2 外螺(luó)紋配(pèi)合ed密封

外(wài)螺紋配合(hé)ed密封(fēng)形式如圖5所示(shì), ed彈性(xìng)密封圈是(shì)被廣泛(fàn)應(yīng)用于(yú)液壓(yā)系統的油(yóu)口密封(fēng)形(xíng)式, 簡易的(de)外(wài)形使其(qí)得以快速(sù)方便地安裝(zhuāng), 與o形圈(quān)不同的是ed彈性(xìng)密封圈不會在(zài)溝槽中扭曲變(biàn)形。适用油口如(rú)圖2所示(shì):在(zài)設計(jì)此ed密封的過渡(dù)接頭與(yǔ)油口密(mì)封時, 表面锪平(píng)沉孔及螺紋深度的連(lián)接配合(hé)尺寸至(zhì)關(guān)重要。

圖5 外螺紋配合(hé)ed密封

1) 油口(kǒu)平面(miàn)沉孔配(pèi)合(hé)要點(diǎn)

(1) 油口沉(chén)孔直徑(jìng):d4≥d7+1.1

(2) 油口沉(chén)孔(kǒng)深度(dù):l1l5 min-0.5

2) 螺紋深度配合(hé)要點

(1) 油(yóu)口内螺(luó)紋攻深:l2≥l6

(2) 油(yóu)口加(jiā)工孔(kǒng)鑽(zuàn)深:l13≥l2 min+2p

d4———油口(kǒu)锪平(píng)沉孔直徑(jìng)

d7———與油(yóu)口配合的(de)管接頭圓台(tái)直徑

l1———油口(kǒu)锪平沉(chén)孔深度

l2———油口内(nèi)螺紋(wén)攻深

l13———油口(kǒu)螺紋孔鑽深

4.3 法(fǎ)蘭面帶o形(xíng)圈(quān)溝(gōu)槽的密封(fēng)

一般o形密(mì)封原理如(rú)圖6所示, o形圈裝(zhuāng)入(rù)密(mì)封槽後, 其(qí)截面受到壓(yā)縮(suō)後變(biàn)形。在無壓力時, 靠o形圈的(de)彈性(xìng)對接觸面(miàn)産(chǎn)生(shēng)預接(jiē)觸壓(yā)力, 實(shí)現初(chū)始密(mì)封, 當密封(fēng)腔充入有(yǒu)壓工(gōng)作介質後;在壓(yā)力的(de)作用(yòng)下(xià), o形圈被(bèi)擠向溝槽(cáo)的一(yī)側, 密封面上的(de)接觸壓(yā)力上升(shēng), 提高(gāo)了密(mì)封效果。在動(dòng)密(mì)封中(zhōng), 當壓力大于10 mpa時(shí), o形圈就會(huì)被擠(jǐ)入間(jiān)隙(xì)中而損壞, 為(wéi)此有時需要在o形圈低壓(yā)測設置四氟乙烯或(huò)尼(ní)龍(lóng)制成(chéng)的擋圈, 如(rú)圖7所(suǒ)示, 其(qí)厚度為1.25~2.5 mm。雙(shuāng)向受高壓時, 兩(liǎng)側都(dōu)要加擋圈(quān), 且一般在活塞(sāi)靜密(mì)封中運用(yòng)較多, 而法(fǎ)蘭是端面(miàn)密封, 不需(xū)加擋(dǎng)圈。

圖(tú)6 o形圈(quān)密封原理

圖7 o形(xíng)圈密封擋(dǎng)圈設(shè)置

1) 法(fǎ)蘭(lán)面配合(hé)o形(xíng)圈密(mì)封(fēng)原理(lǐ)

這種(zhǒng)密封是(shì)用(yòng)分離式(shì)法(fǎ)蘭片和螺(luó)栓(shuān)進行壓(yā)緊實(shí)現(xiàn)軸向密封, 其密封件o形(xíng)圈是受介質壓(yā)力後, 實(shí)現(xiàn)徑向(xiàng)變形, 如(rú)圖(tú)8所示(shì)。在實現(xiàn)密封時(shí), 根據(jù)系統介質(zhì)所産生壓(yā)力(lì)方(fāng)向的不(bú)同(tóng), 有受軸向(xiàng)内(nèi)部和外(wài)部壓力之(zhī)分, 此類(lèi)密封在工程(chéng)機械中大多數(shù)是在(zài)液壓(yā)系統(tǒng)中的(de)液壓(yā)泵、馬(mǎ)達的(de)進(jìn)回油口(kǒu)的軸向密封形(xíng)式中采用。

2) 法蘭(lán)面o形圈溝(gōu)槽的設計

法(fǎ)蘭(lán)面密(mì)封形(xíng)式中(zhōng)o形圈在安裝時, 必須(xū)保證适當(dāng)的預(yù)壓縮(suō)量, 過小不(bú)能密封, 過大則(zé)摩擦(cā)力(lì)增大, 且易于(yú)損壞。因此(cǐ), 安裝o形圈的溝(gōu)槽的尺寸(cùn)設計(jì)和表(biǎo)面精度需(xū)按相關标準和(hé)手冊(cè)給出的數(shù)據嚴格保(bǎo)證(zhèng)。

(1) 軸(zhóu)向密(mì)封 (受(shòu)内部(bù)壓力) , 壓(yā)力從内測:o形(xíng)圈外徑壓(yā)縮, 如圖9的設計(jì)一般(bān)是以d9尺寸(cùn)為作為選配o形(xíng)圈的定(dìng)位尺寸(cùn), 其法蘭溝槽外(wài)徑(jìng)d9基本尺寸可(kě)按下式規(guī)定(dìng):