挖掘机油缸密封选型设计

挖掘机油缸密封选型设计挖掘机油缸密封选型设计 2006年1月第1期(总第173期) 润滑与密封 LUBRICAT【ONENGINEERING Jan.2006 No.1(serialNo.173) 挖掘机油缸密封选型设计李俊宁 (厦门工程机械股份公司技术中心福建厦门361000) 摘要:根据挖掘机的使用工况,对挖掘机油缸密封的选型作了分析,并通过实际装验证了所选用的密机使用试验, 封结构能满足挖掘机的油缸使用要求. 关键词:挖掘机油缸密封;缓冲密封;油膜;润滑蛊中图分类号:TH136文献标识码:B文章编号:02...

挖掘机油缸密封选型设计 2006年1月第1期(总第173期) 润滑与密封 LUBRICAT【ONENGINEERING Jan.2006 No.1(serialNo.173) 挖掘机油缸密封选型设计李俊宁 (厦门工程机械股份公司技术中心福建厦门361000) 摘要:根据挖掘机的使用工况,对挖掘机油缸密封的选型作了分析,并通过实际装验证了所选用的密机使用试验, 封结构能满足挖掘机的油缸使用要求. 关键词:挖掘机油缸密封;缓冲密封;油膜;润滑蛊中图分类号:TH136文献标识码:B文章编号:0254—0150(2006)1—170—2 油缸是工程机械中一个重要的执行元件.挖掘机油缸使用工况非常恶劣,液压系统工作压力大(35 MPa),冲击压力高(瞬时达到70,80MPa),侧向载荷大,运动频率高,工作温度高,它的性能直接影响整机的工作性能.本文作者介绍了挖掘机油缸密封的典型结构及设计. 1挖掘机油缸的密封结构如图l所示,油缸主要由缸简,活塞,活塞杆, 导向套,缸底,缓冲器及外加密封件和标准件组成. _ 釜量_.[j图1 1.1活塞上的密封如图2所示, 挖掘机油缸结构图防污染环耐磨环组合圈活塞上的密封由防,l_h一…一…,'… 污染密封环,耐磨一'嚣=毯翌萝萋量.露环,组合密封圈组…,,..一一一一… 成.防污染环的作……- 用是防止油缸内的图2活塞密封结构图油因混有杂质而引起密封件的损坏,并确保密封件有长的使用寿命.防污染环有一切口和油压旁通槽,防止油压的积集.防污染环通常采用聚四氟乙烯树脂,且要求具有良好的杂质浸没功能. 耐磨环对活塞起支承,导向作用,防止其刮伤或偏心,并提高密封件的耐用度.耐磨环通常采用夹布增强夹层酚醛树脂,有极好的承压能力和耐磨性,酚醛夹布导向带承压能力是聚四氟乙烯青铜导向带的 l0倍,达到300MPa.挖掘机油缸负载大,油缸侧向载荷非常大,支承带一定要选用承载能力高的产品. 收稿13期:2005—09—20 联系人:李俊宁,E—mail:meixiaoli@garnor.corn. 为了节省空间油缸活塞密封通常选用双向组合密封.挖掘机油缸组合密封圈结构通常有3种: (1)同轴滑环组合密封(格莱圈).如图3 所示.滑环由改性聚四氟乙烯材料生产,可提高密封件的抗压能力, 减少摩擦阻力;弹性垫圈为滑环提供持续的接触压力,同时对滑环的磨耗起补偿作用. (2)带挡圈保护滑环密封(NOK产品 SPGW).滑环,弹性垫圈的作用与(1)相同; 挡环的作用是防止密封图同轴滑环组合密封结构图件被挤出,以提高密封件的承压能力和使用寿命. (3)目前又出现一种新的高压密封——派克公司生产的OK密封, 其结构如图4所示.该密封件结构与格莱圈基本相同,沟槽与格莱圈互换.OK密封滑环材料是由改性的工程塑料生产, 承压能力较聚四氟乙烯材料高,可达到50MPa; OK密封最高瞬时承压可达到100MPa,可承受活塞由于换向和进入缓冲区域所受到的高压冲击;图4oK密封结构图 OK密封件滑环采用开口结构,沟槽空间较SPGW 小,安装更换无需辅助工具,较格莱圈方便;弹性胶圈为方形圈.提供的接触压力大,较O形圈稳定, 不容易扭曲翻转.由于抗压能力高,活塞与缸筒允许 2006年第1期李俊宁:挖掘机油缸密封选型设计171 问隙较其它密封件大,单边间隙可以达到0.5mm, 大大降低了加工成本. 在挖掘机油缸活塞密封中本文选择派克公司OK 密封为主密封.OK密封最高瞬时承压可达到100 MPa.可承受活塞由于换向和进入缓冲区域所受到的高压冲击,OK圈沟槽空间较SPGW小,安装无需专用工具非常方便. 1.2活塞杆的密封活塞杆的密封由缓冲环,密封环,挡环,防尘圈组成,如图5所示. …一一一一' ..爹二器盟堡冲坪…鸯挝罔腹尘罔图5活塞杆密封结构图缓冲环的作用是对高压油腔里的高压油进行缓冲进一步减轻主密封的压力,密封件根部自带一减压, 个抗挤压很强的挡圈防止缓冲环被挤压.它与主密封之间会形成一部分压力油,这些压力油对活塞杆与导向套之间的摩擦起到润滑作用,但压力不能过高,否则会增加主密封的负担,因此缓冲环必须具有回流性,即可泄掉它与主密封之间的过高的压力.其材料要求耐磨性好,耐冲击,抗挤出,压缩变形小. 密封环起密封液压油的作用.密封环材料要求具有耐磨性特好,耐冲击,抗挤出,压缩变形小等特点,具有零压力下的密封性和极好的防止外部空气进入的能力. 挡圈的作用是防止密封件被挤压,以提高密封件的承压能力,延长密封件的使用寿命. 防尘圈起防止粉尘进入,保护设备并保持密封性能的作用.它的附带功能是防刮油.活塞杆在导向套中运动需要一定的油膜起润滑作用,如果这些油膜由于防尘圈外唇边的作用会积聚成滴造成外漏,因此防尘圈内唇边要有防刮油作用,把油膜阻止在防尘圈与主密封之问,使油膜既起到润滑作用又不外泄. 1.3静密封挖掘机的静密封都采用O形圈密封,材料选用丁腈橡胶,邵氏硬度为75,90.由于系统压力高O 形圈必须要加挡圈,以防止O形圈被挤入配合间隙而损坏. 1.4活塞杆上的支撑活塞在缸筒内运动有耐磨环支撑,活塞杆在导向套中运动同样要有支撑.由于挖掘机油缸在使用过程中存在较大的冲击载荷,甚至较大的侧向载荷,所以要有承载能力强的金属支撑环,此金属支撑环是在冷轧钢板基体上烧结球形青铜粉末,再铺制聚四氟乙烯与铝的混和物.这种材料具有摩擦因数低,耐磨性好及可不加油润滑. 2密封性能要求 2.1密封圈的间隙在活塞密封和活塞杆密封中,运动表面之间存在一定的间隙.间隙的大小直接影响到密封件的使用寿命以及加工成本.间隙大了容易造成密封件根部滑动边撕裂,根部静止一侧撕裂和根部被挤出,导致密封件失效,影响密封性能.而间隙的大小与动态边直径,选用的密封件材料及断面厚度,系统压力,环境温度有直接的关系. 2.2导向带宽度根据使用导向带允许变形,选择相应的曲线.较小的伸缩变形则可保证较精确的导向效果.以下为最小导向带宽度的计算公式: L— Q(d—k?2) 式中:d为内径(在活塞上是指活塞导向带槽的底径,在活塞杆上是指活塞杆的外径);k为间隙;L 为导向带宽度;Q为允许额定负载;F为承载力. 若计算得到的最小宽度值数值较小时,应选择最大的可能导向带宽度. 2.3油缸的装配,检验油缸的设计,装配质量,试验方法及检验规则应按JB/T10205.2000《液压缸技术条件》,并配合使用 GB/T7935—1987《液压元件通用技术条件》,GB/T 15622.1995《液压缸试验方法》等标准执行.3结束语本文探讨了挖掘机油缸密封系统的选型.经过出厂试验和装机使用密封效果非常好,装机使用寿命可达5000h无泄漏.实验证明以上密封系统可以完全满足挖掘机油缸的使用要求.

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