液压密封基础知识及油缸
设计
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液压密封基础知识及油缸设计 一、液压密封系统:
液压传动是靠密封油腔的容积变化来传递力和速度。密封不良可造成油液泄漏,从而使得机构运动不稳定,降低容积效率,污染环境,严重时会建立不起压力,系统不能工作。
二、常用的轴用、孔用(往复运动用)密封
方法
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: 1( 间隙密封:,图1,
优点:简单,不用任何密封件,摩擦力小。
缺点:不能完全阻止泄漏,且密封性不能随压力升高而提高。 应用:直径较小,压力较低,速度较快,密封性能不是很高的环境,如换向阀、
液压泵(柱塞泵)、液压马达等。在油缸中几乎不采用。 2(O形圈密封:,图2,
一般用橡胶制成。
优点:结构简单,密封性能良好,摩擦力小。
缺点:磨损后不能补偿,寿命短。
应用:可用于直线往复和回转运动,但更多的是用于固定密封,如管路、油缸盖
和缸套间的密封。或适用于低等级、非关键器件。
3(U形密封件密封,即:常用的UN圈或Yx圈,:,图3为孔轴通用,
分类:轴用、孔用、孔轴通用三种。一般选孔轴通用,即UN圈。
1
特点:两侧唇口对称。
优点:结构简单,安装相当简单,使用压力较高(最高可达40Mpa),密封性能
良好,密封性能随压力升高而提高,并能自动补偿磨损量,摩擦力小,成
本低,对油缸的
表
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面要求也不高。
缺点:? 密封圈质量容易材质影响,国产件一般寿命在1-2年。进口件则寿命
较长。
? 使用温度一般 ,100?
? 往复速度:?0.5m/s
应用:相当广泛。
4(挤压式密封件密封,即:常见的格来圈及斯特封,:,图4, ? 格来圈(图4)
? 斯特封(图5)
优点:结构简单,使用压力高(最高可达70Mpa),密封性能良好,密封性能随
压力升高而提高,并能自动补偿磨损量,摩擦力小,成本低,使用温度可
达120?,往复速度:?15m/s,寿命长。
缺点:? 对油缸的表面要求较高。
2
? 安装较困难,特别是格来圈,需专用工装。
应用:相当广泛。
5(V形密封件密封:,图6,
由压环、密封环、支撑环组成。标准系列压力为10Mpa,重载系列持续工作压力可达63Mpa。一般适用于大型液压油缸。
优点:耐压高(最高可达63Mpa),密封性能良好,工作可靠。 缺点: 摩擦阻力大,调整困难,对油缸要求较高,如活塞杆硬度一般都要求在
HRc45以上。
应用:在高压系统中用得较广泛。如我公司集装箱事业部所用的美国太平洋公司
产的折弯机油缸。
6(其他常见密封件密封:
? DAS孔用紧凑型组合密封圈密封(图7)
特点:活塞轴向尺寸短,安装方便,成本低。
应用:往复运动的活塞及液压缸,如推土机,挖掘机等。
? SPGW活塞组合封密封(图8)
特点:低磨擦力和极好的耐磨性,并且耐液压冲击,可用
于负载变化大的场合。
应用:汽车吊、挖掘机等。
三、往复运动用防尘密封件:
1(无骨架防尘圈:,图9,
3
特点:结构简单,安装方便,成本低,油缸工作环境较好情
况下使用。
应用:应用相当广泛。
2.骨架式防尘圈:,图10,
特点:结构简单,安装方便,成本低,油缸工作环境较差情
况下使用。
应用:应用广泛。
3.双作用防尘圈:,图11,
特点:结构简单,安装方便,并兼有密封功能,油缸工作
环境较好情况下使用。
应用:应用广泛。
四、常见旋转油封:
一般用于各种旋转轴上,以密封各种润滑油、润滑脂、水及其他流体,如油泵、液压马达,又如辊轧机辊轧轴等。
工作压力:?0.1Mpa
旋转速度:?14m/s
1.无骨架旋转油封:,图12,
2(骨架式旋转油封:,图13,
五、几种典型的油缸密封形式
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1、 孔轴全部用UN圈型式,~如图14,
特点:该型式优点为成本低、室内经济缸常用。一般用于小型折弯机、剪板机、
注塑机等。
2、霞板形式,如图15,:
孔用密封:格来圈
轴用密封:斯特封
特点:低摩擦力、运动速度高。一般用快速压床、数控机床。2001年九运世纪
坛行走油缸采用的就是该密封形式(行走时,速度超过1m/s) 3、UN和霞板混合式,如图16,
4、重型、环境较恶劣、油缸受较大的径向力的密封型式,如汽车吊、挖掘机等~
图17,:
5
六、油缸设计问
题
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1、 材料:
? 缸体:低压缸——一般为碳钢,也可用铝合金、青铜、不锈钢。
中高压缸——碳钢,如20#、35#、45#无缝钢管等。采用20#钢作缸体,
在要求较高时,特别在采用霞板密封件时要求渗碳处理,对45#钢缸
体一般不能焊接。
? 活塞:低压缸——铸铁、碳钢、铝合金、不锈钢均可
中高压缸——碳钢、铸钢、铸铁
? 活塞杆:碳素结构钢,如45#、35#钢。
2、表面光洁度:
? 缸体:且不得有明显纵横向刀纹,特别注意纵向(轴向)绝
不能有刀纹。
? 活塞杆:表面一般要求镀硬铬。建筑机械用活塞杆,最低硬度
为HRc60。
左右。 ? 槽内表面:一般为
七、油缸设计尺寸配合问题:
1、 UN圈
1)缸(孔)用(图18)
6
尺寸B
P(Mpa) B P(Mpa) B
<5 D-0.5 20,30 D-0.2
5,10 D-0.4 30,40 D-0.1
10,20 D-0.2 尺寸D1
D < 100 D1=D-1
D?100 D1=D-2
槽宽H
h < 6 HA=h+0.7
h?6 HA=h+1.0
HB=HA+档圈厚度
倒角C
D < 16 C=2.5
D=16,30 C=3
D=30,60 C=4
D=60,120 C=5
D=120,250 C=6.5
D=250,400 C=8
2) 杆(轴)用(图19)
槽宽H
h < 6 HA=h+0.7
h?6 HA=h+1.0
HB=HA+档圈厚度
7
尺寸B,B1
P(Mpa) B B1
<5 d+0.5 d+2.4
5,10 d+0.4 d+1.6
10,20 d+0.2 d+0.8
20,30 d+0.2 d+0.5
30,40 d+0.1 d+0.34 倒角C
D < 16 C=2.5
D=16,30 C=3
D=30,60 C=4
D=60,120 C=5
D=120,250 C=6.5
D=250,400 C=8
注:? 压力?21Mpa情况下,选UN圈时一般要求加挡圈。
? UN圈在压力较低、非长期使用时,为降低成本和方便安装,在D
确定的情况下,d尽量选大,h则选小。 3)导向环(图20)
2、霞板形式
1)轴用阶梯圈(斯特封)(图21)
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S 活塞杆直径d B G
0,20MPa 20,40MPa
20,36 d+11 4.2 0.6,0.3 0.3,0.2 40,180 d+15.5 6.3 0.8,0.4 0.4,0.2 200,630 d+21 8.1 1.0,0.6 0.6,0.4 2)孔用方形圈(格来圈)
S
油缸直径D B G
0,10MPa 10,20MPa 20,40MPa 40,70 D-11 4.2 1.75,0.9 0.9,0.4 0.6,0.1 80,125 D-15.5 6.3 2.0,1.0 1.0,0.4 0.8,0.2 140,320 D-21 8.1 2.25,1.1 1.1,0.5 0.8,0.2
3、O形圈,GB1245-76,,图23,
O形圈断面直径 B H A
+0.10-0.05+0.10 1.9 2.51.42.6
+0.15-0.05+0.10 2.4 3.21.8 3.2
+0.15-0.05+0.203.1 4 2.4 4.2
+0.15-0.05+0.253.5 4.5 2.7 4.7
+0.20-0.05+0.30 5.7 7.54.5 7.6
+0.20-0.10+0.40 8.6 116.9 11.5
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