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1、液压与气压传动5-王积伟教授-东南大学School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动Part 5.1 密封密封的作用与分类的作用与分类在在液液液液压压压压与与气气气气压压压压传传动动系系统统及及其其元元件件中中，安安置置密密封封装装置置和和密密封封元元件件的的作作用用，在在于于防防止止工工作作介介质质的的泄泄漏漏及及外外界界尘尘埃埃和和异异物物的的侵侵入入。设设置置于于密封装置中密封装置中密封装置中密封装置中、起、起密封作用密封作用密封作用密封作用的元件称为的
2、元件称为密封件密封件密封件密封件。液压与气压传动的工作介质，在系统及元件的容腔内流动或暂存液压与气压传动的工作介质，在系统及元件的容腔内流动或暂存时，由于压力、间歇、粘度等因素的变化，而导致少量工作介质时，由于压力、间歇、粘度等因素的变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔向低压腔或外界流出，这种越过容腔边界，由高压腔向低压腔或外界流出，这种“越界流出越界流出越界流出越界流出”现象称为现象称为泄漏泄漏泄漏泄漏。1.1.1.1.密封的作用及其意义密封的作用及其意义密封的作用及其意义密封的作用及其意义School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学
3、机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动泄漏分为泄漏分为内泄漏内泄漏内泄漏内泄漏和和外泄漏外泄漏外泄漏外泄漏两类。两类。对于对于液压传动系统液压传动系统液压传动系统液压传动系统，内泄漏内泄漏内泄漏内泄漏会引起系统会引起系统容积效率容积效率容积效率容积效率的急剧下降，达的急剧下降，达不到所需的工作压力，使设备无法正常运作；不到所需的工作压力，使设备无法正常运作；外泄漏外泄漏外泄漏外泄漏则造成则造成工作工作工作工作介质浪费介质浪费介质浪费介质浪费和和污染环境污染环境污染环境污染环境，甚至引发，甚至引发设备操作失灵设备操作失灵设备操作失灵设备操作失灵
4、和和人身事故人身事故人身事故人身事故。内泄漏内泄漏指在系统或元件内部工作介质由高压腔向低压腔的泄漏；指在系统或元件内部工作介质由高压腔向低压腔的泄漏；外泄漏外泄漏则是由系统或元件内部向外界的泄漏。则是由系统或元件内部向外界的泄漏。单位时间内泄漏的工作介质的体积称为单位时间内泄漏的工作介质的体积称为泄漏量泄漏量泄漏量泄漏量。对于对于气压传动系统气压传动系统气压传动系统气压传动系统，由于其工作介质为压缩空气且工作压力不，由于其工作介质为压缩空气且工作压力不高，因此气体的泄漏问题往往得不到应有的重视。其实，高，因此气体的泄漏问题往往得不到应有的重视。其实，气压气压气压气压传动系统中的泄漏传动系统中的
5、泄漏传动系统中的泄漏传动系统中的泄漏同样会造成同样会造成系统压力下降系统压力下降系统压力下降系统压力下降，能耗加大能耗加大能耗加大能耗加大，动作动作动作动作紊乱紊乱紊乱紊乱，或造成，或造成真空系统中的负压建立不起来真空系统中的负压建立不起来真空系统中的负压建立不起来真空系统中的负压建立不起来；气缸进气口的泄气缸进气口的泄气缸进气口的泄气缸进气口的泄漏漏漏漏将造成将造成气缸低速运行的爬行气缸低速运行的爬行气缸低速运行的爬行气缸低速运行的爬行，等等。，等等。正确和合理地使用密封件是液压正确和合理地使用密封件是液压正确和合理地使用密封件是液压正确和合理地使用密封件是液压与气压传动系统正常运转的重要保
6、证与气压传动系统正常运转的重要保证与气压传动系统正常运转的重要保证与气压传动系统正常运转的重要保证School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动密封的作用是密封的作用是阻止泄漏阻止泄漏阻止泄漏阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有两方面：。造成泄漏的原因主要有两方面：一是密一是密一是密一是密封面上有间隙封面上有间隙封面上有间隙封面上有间隙；二是密封部位两侧存在较大压力差二是密封部位两侧存在较大压力差二是密封部位两侧存在较大压力差二是密封部位两侧存在较大压力差。消去或减
7、小。消去或减小任一因素都可以阻止或减小泄漏。因此，密封的方法通常有：任一因素都可以阻止或减小泄漏。因此，密封的方法通常有：1 1 1 1）封住结合面的间隙）封住结合面的间隙）封住结合面的间隙）封住结合面的间隙；2 2 2 2）切断泄漏通道）切断泄漏通道）切断泄漏通道）切断泄漏通道；3 3 3 3）增加泄漏通道中的阻力）增加泄漏通道中的阻力）增加泄漏通道中的阻力）增加泄漏通道中的阻力；4 4 4 4）设置作功元件）设置作功元件）设置作功元件）设置作功元件，对泄漏介质造成压力对泄漏介质造成压力对泄漏介质造成压力对泄漏介质造成压力，以抵消或平衡泄漏通道以抵消或平衡泄漏通道以抵消或平衡泄漏通道以抵消或
8、平衡泄漏通道的压力差的压力差的压力差的压力差。2.2.2.2.密封的分类密封的分类密封的分类密封的分类School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动分类分类主要密封件主要密封件静密封静密封非金属静密封非金属静密封O O形橡胶密封圈形橡胶密封圈橡胶垫片橡胶垫片聚四氟乙烯生料带聚四氟乙烯生料带橡胶橡胶-金属复合静密封金属复合静密封组合密封垫圈组合密封垫圈金属静密封金属静密封金属垫圈金属垫圈空心金属空心金属OO形密封圈形密封圈液态密封垫液态密封垫密封胶密封胶表表表表
9、5-15-15-15-1 密封的分类密封的分类 根据被密封的偶合面在设备运转时有无相对运动，可将密封分为根据被密封的偶合面在设备运转时有无相对运动，可将密封分为静密封静密封静密封静密封和和动密封动密封动密封动密封两大类。另外按照密封件的两大类。另外按照密封件的制作材料制作材料制作材料制作材料、结构形式结构形式结构形式结构形式和和密封机理密封机理密封机理密封机理等还可进一步细分。密封的分类见等还可进一步细分。密封的分类见表表表表5-15-15-15-1。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密
10、封件密封件液压与气压传动液压与气压传动动动密密封封非接触式密封非接触式密封 间隙密封间隙密封利用间隙利用间隙 迷宫迷宫 阻尼等阻尼等接触式密封接触式密封自封式压紧型密封自封式压紧型密封O O形橡胶密封圈形橡胶密封圈同轴密封圈同轴密封圈异形密封圈异形密封圈其他其他自封式自紧型密封自封式自紧型密封(唇形密封唇形密封)Y Y形密封圈形密封圈V V形密封圈形密封圈组合式组合式U U形密封圈形密封圈星形和复式唇密封圈星形和复式唇密封圈带支承环组合双向密封圈带支承环组合双向密封圈其他其他活塞环活塞环金属活塞环金属活塞环旋转轴油封旋转轴油封油封油封液压缸导向支承件液压缸导向支承件导向支承环导向支承环液压缸防
11、尘圈液压缸防尘圈防尘圈防尘圈其他其他其他其他School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动密封件材料应满足密封功能的要求。由于被密封的密封件材料应满足密封功能的要求。由于被密封的工作介质工作介质工作介质工作介质以及以及设设设设备工作条件备工作条件备工作条件备工作条件的不同，密封件材料应具有不同的适应性。的不同，密封件材料应具有不同的适应性。Part 5.2 密封件密封件密封件密封件的材料的材料的材料的材料密封材料的一般要求：密封材料的一般要求：1 1）材料密实
12、）材料密实）材料密实）材料密实，不易泄漏不易泄漏不易泄漏不易泄漏工作介质；工作介质；2 2）对工作介质有对工作介质有良好的适应性良好的适应性良好的适应性良好的适应性和和稳定性稳定性稳定性稳定性；3 3）有适当的有适当的机械强度机械强度机械强度机械强度和和硬度硬度硬度硬度，受工作介质的影响小受工作介质的影响小受工作介质的影响小受工作介质的影响小；4 4）压缩性）压缩性）压缩性）压缩性和和复原性好复原性好复原性好复原性好，永久变形小永久变形小永久变形小永久变形小；5 5）温温温温度度度度适适适适应应应应性性性性好好好好，高高高高温温温温下下下下不不不不软软软软化化化化、不不不不分分分分解解解解；低
13、低低低温温温温下下下下不不不不硬硬硬硬化化化化、不不不不脆脆脆脆裂裂裂裂；1.1.1.1.对密封件材料的要求对密封件材料的要求对密封件材料的要求对密封件材料的要求密封材料的一般要求：密封材料的一般要求：6 6）摩擦因数小）摩擦因数小）摩擦因数小）摩擦因数小，耐磨性好耐磨性好耐磨性好耐磨性好；7 7）抗抗抗抗腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀性性性性能能能能好好好好，能能在在工工作作介介质质中中长长期期工工作作，其其体体积积和和硬硬度度变变化化小；小；8 8）与密封面贴合的与密封面贴合的柔软性柔软性柔软性柔软性和和弹性好弹性好弹性好弹性好；9 9）耐臭氧性）耐臭氧性）耐臭氧性）耐臭氧性和和耐老化性好耐老化性好耐老
14、化性好耐老化性好，使用寿命长使用寿命长使用寿命长使用寿命长；1010）加工性能好）加工性能好）加工性能好）加工性能好，价格低廉价格低廉价格低廉价格低廉。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动2.2.2.2.常用橡胶密封材料常用橡胶密封材料常用橡胶密封材料常用橡胶密封材料常常用用的的橡橡胶胶密密封封材材料料主主要要是是合合合合成成成成橡橡橡橡胶胶胶胶。由由于于合合成成橡橡胶胶的的胶胶种种较较多多，且且各各自自的的性性能能也也各各不不相相同同。因因此此，在
15、在选选用用时时除除要要求求其其必必须须满满足足上上述述使使用用要要求求外外，还还应应根根据据不不同同胶胶种种的的特特特特性性性性和和使使使使用用用用范范范范围围围围，参参照照密密封封件件的的工工况况条条件件，进进行行正正确确选选择择。常常用用橡橡胶胶密密封材料所适应的封材料所适应的介质介质介质介质和和使用温度范围使用温度范围使用温度范围使用温度范围见见表表表表5-25-2。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动注：注：注：注：可以使用；可以使用；有条件
16、使用；有条件使用；不可使用。不可使用。表表表表5-25-25-25-2 常用橡胶密封材料所适应的介质和使用温度范围常用橡胶密封材料所适应的介质和使用温度范围密封材料密封材料石油基液压油和石油基液压油和矿物基润滑酯矿物基润滑酯难燃性液压油难燃性液压油使用温度范围使用温度范围水水-油乳化液油乳化液水水-乙二醇基乙二醇基磷酸酯基磷酸酯基静密封静密封动密封动密封丁腈橡胶丁腈橡胶聚氨酯橡胶聚氨酯橡胶氟橡胶氟橡胶硅橡胶硅橡胶丙烯酸酯橡胶丙烯酸酯橡胶丁基橡胶丁基橡胶乙丙橡胶乙丙橡胶-40+120-30+80-25+250-50+280-10+180-20+130-30+120-40+100一般不用一般不用-
17、25+180一般不用一般不用-10+130-20+80-30+120School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动3.3.3.3.常用合成树脂密封材料常用合成树脂密封材料常用合成树脂密封材料常用合成树脂密封材料常常用用合合成成树树脂脂中中，使使用用最最多多的的是是聚聚聚聚四四四四氟氟氟氟乙乙乙乙烯烯烯烯树树树树脂脂脂脂。在在聚聚四四氟氟乙乙烯烯中中掺掺入入不不同同的的充充填填材材料料，可可改改善善和和提提高高其其综综合合物物理理化化学学性性能能，从从而而扩扩大
18、大了了它它的的使使用用范范围围。因因此此，聚聚四四氟氟乙乙烯烯树树脂脂密密封封材材料料可可适适用用石石石石油油油油基基基基液液液液压压压压油油油油、水水水水-油油油油乳乳乳乳化化化化液液液液、水水水水-乙乙乙乙二二二二醇醇醇醇基基基基液液液液压压压压液液液液、磷磷磷磷酸酸酸酸脂脂脂脂基基基基液液液液压压压压液液液液等等等等工工作作介介质质的的密密封封。常常用用合合成成树树脂脂密密封材料的封材料的主要特点主要特点主要特点主要特点和和应用范围应用范围应用范围应用范围见见表表表表5-35-3。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五
19、章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动表表表表5-35-35-35-3 常用合成树脂密封材料的主要特点和应用范围常用合成树脂密封材料的主要特点和应用范围名称名称使用温度使用温度/主要特点主要特点应用范围应用范围聚四氟乙烯聚四氟乙烯及加充填物及加充填物聚四氟乙烯聚四氟乙烯-100+260耐磨性极佳耐磨性极佳,耐热耐热 耐塞性优耐塞性优良良,能耐几乎全部化学药品及能耐几乎全部化学药品及溶剂和油等液体溶剂和油等液体.弹性差弹性差,热热胀系数大胀系数大适用于制作挡圈、支承环、导向适用于制作挡圈、支承环、导向支承环及压环，与支承环及压环，与O形圈等组合形圈等组合成同轴
20、密封圈。喷涂、贴粘在密成同轴密封圈。喷涂、贴粘在密封件工作面，以降低摩擦因数，封件工作面，以降低摩擦因数，提高耐热性。制作生料带提高耐热性。制作生料带聚酰胺尼龙聚酰胺尼龙-40+100耐磨性能佳（优于铜和一般耐磨性能佳（优于铜和一般钢材），耐弱酸、弱碱和水、钢材），耐弱酸、弱碱和水、醇等溶剂。冲击性好，有一醇等溶剂。冲击性好，有一定的机械强度，抗强酸腐蚀定的机械强度，抗强酸腐蚀性差，溶于浓硫酸、苯酚，性差，溶于浓硫酸、苯酚，有吸水性及冷流性有吸水性及冷流性适用于制造挡圈、压环、导向支适用于制造挡圈、压环、导向支承环等。三元尼龙与丁腈并用制承环等。三元尼龙与丁腈并用制作往复动密封，可改善密封件性
21、作往复动密封，可改善密封件性能能聚甲醛聚甲醛-40+100动静摩擦因数较小，耐有机动静摩擦因数较小，耐有机溶剂及化学腐蚀，具有良好溶剂及化学腐蚀，具有良好的机械性能及抗蠕变性的机械性能及抗蠕变性适用于制作往复运动密封圈用的适用于制作往复运动密封圈用的挡圈和导向支承环等挡圈和导向支承环等School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动表表表表5-45-45-45-4 常用金属密封材料的种类和应用范围常用金属密封材料的种类和应用范围材料材料使用温度使用温度/应用范围
22、应用范围材料材料使用温度使用温度/应用范围应用范围铅铅银银黄铜黄铜镍镍紫铜紫铜100650260810315适用于高温、适用于高温、高压油、高高压油、高压水蒸气等压水蒸气等场合场合蒙太尔合金蒙太尔合金铝铝不锈钢不锈钢钦锆钦锆810430870540适用于高温、适用于高温、高压油、高压高压油、高压水蒸气等场合水蒸气等场合金金属属密密封封材材料料主主要要用用于于静静静静密密密密封封封封。常常用用金金属属密密封封材材料料的的种种种种类类类类和和应应应应用用用用范范范范围围围围见见表表表表5-45-4。4.4.4.4.常用金属密封材料常用金属密封材料常用金属密封材料常用金属密封材料School of
23、Mechanical Engineering东南大学机械工程学东南大学机械工程学院院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动除除间间隙隙密密封封外外，密密封封都都是是利利利利用用用用密密密密封封封封件件件件使使使使偶偶偶偶合合合合面面面面间间间间的的的的间间间间隙隙隙隙控控制制在在工工作作介介质质能能通通过过的的最最小小间间隙隙之之下下。该该最最小小间间隙隙取取决决于于工工作作介介质质的的压压压压力力力力、粘度粘度粘度粘度、相对分子质量相对分子质量相对分子质量相对分子质量等。等。Part 5.3 常用常用常用常用密封件密封件密封件密封件接接触触式式动动密密
24、封封中中的的压压压压型型型型密密密密封封封封，是是通通过过由由预预预预压压压压缩缩缩缩力力力力和和介介介介质质质质压压压压力力力力产产生生的的压压压压紧紧紧紧力力力力，在在密密密密封封封封件件件件与与偶偶偶偶合合合合面面面面之之间间形形成成接接接接触触触触压压压压力力力力，介介介介质质质质压压压压力力力力愈愈愈愈高高高高，接接接接触触触触压压压压力力力力愈愈愈愈大大大大，使使使使密密密密封封封封件件件件与与与与耦耦耦耦合合合合面面面面紧紧紧紧密密密密贴贴贴贴合合合合，以以阻阻塞塞泄泄漏漏通通道道，达达到到自自密密封封。而而自自自自封封封封式式式式自自自自紧紧紧紧型型型型密密密密封封封封，则则是
25、是利利利利用用用用密密密密封封封封件件件件自自自自身身身身变变变变形形形形所所产产生生的的反压力反压力反压力反压力也也随介质压力的增加而增大随介质压力的增加而增大随介质压力的增加而增大随介质压力的增加而增大，从而达到自密封。，从而达到自密封。本本章章介介绍绍常常用用的的OO形形形形、Y Y形形形形和和V V形形形形密密封封圈圈的的主主主主要要要要性性性性能能能能、密密密密封封封封原原原原理理理理及及其其应用应用应用应用。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气
26、压传动Part 5.3.1 OO型型型型密封圈密封圈密封圈密封圈1.1.1.1.主要性能主要性能主要性能主要性能OO形形形形封封封封圈圈圈圈是是一一种种截截面面为为圆圆形形的的橡橡胶胶圈圈，如如图图图图5-15-1所所示示。其其材材料料主主要要为为丁丁丁丁腈腈腈腈橡橡橡橡胶胶胶胶或或氟氟氟氟橡橡橡橡胶胶胶胶。O形形密密封封圈圈是是液液液液压压压压与与气气气气压压压压传传传传动动动动系系系系统统统统中中使使用用最最广广泛泛的的一一种种密密封封件件。它它主主要要用用于于静静静静密密密密封封封封和和往往往往复复复复运运运运动密封动密封动密封动密封。图图图图5-15-1 O O形密封圈形密封圈d1O形
27、圈内径形圈内径 d2O形圈截面直径形圈截面直径其其使使用用速速度度范范围围一一般般为为0.0050.3m/s0.0050.3m/s。用用于于旋旋旋旋转转转转运运运运动动动动密密密密封封封封时时时时，仅仅限限于于低低低低速速速速回回回回转转转转密密密密封封封封装装装装置置置置。如如液液压压挖挖掘掘机机的的中中央央回回转转接接头头的的分分配配阀阀动密封机构。一般动密封机构。一般O形密封圈在旋转运动密封装置中使用较少。形密封圈在旋转运动密封装置中使用较少。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封
28、件密封件液压与气压传动液压与气压传动OO形密封圈形密封圈形密封圈形密封圈与其他形式密封圈比较，具有以下与其他形式密封圈比较，具有以下优点优点优点优点：1）结构小巧结构小巧结构小巧结构小巧，装拆方便装拆方便装拆方便装拆方便。2）静静静静、动密封动密封动密封动密封均可使用。均可使用。3）动摩擦阻力动摩擦阻力动摩擦阻力动摩擦阻力比较小。比较小。4）使用单件）使用单件O形密封圈，可对形密封圈，可对两个方向两个方向两个方向两个方向起密封作用。起密封作用。5）价格低廉价格低廉价格低廉价格低廉。但但但但是是是是，当当设设备备闲闲置置时时间间过过久久而而再再次次起起动动时时，O形形密密封封圈圈的的摩摩擦擦阻阻
29、力会因其与密封副耦合面的粘附而陡增，并出现力会因其与密封副耦合面的粘附而陡增，并出现蠕动蠕动蠕动蠕动现象。现象。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动2.2.2.2.用于静密封时的密封原理用于静密封时的密封原理用于静密封时的密封原理用于静密封时的密封原理当当当当没没没没有有有有介介介介质质质质压压压压力力力力时时时时，密密封封圈圈在在自自身身的的弹弹性性力力作作用用下下，对对接接触触面面产产生生一一个预接触应力个预接触应力p0，如，如图图图图5-2a5
30、-2a所示。所示。图图图图5-25-2 O O形密封圈的静密封原理形密封圈的静密封原理a)空载状态空载状态OO形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈装装入入密密封封槽槽后后，其其界界面面承受接触压缩应力而产生变形承受接触压缩应力而产生变形School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动而而而而当当当当容容容容腔腔腔腔内内内内充充充充入入入入有有有有压压压压力力力力的的的的介介介介质质质质后后后后，则则在在介介介介质质质质压压压压力力力力p p的的作作用用下下，OO形形
31、形形密密密密封封封封圈圈圈圈发发生生位位移移，移移向向低低压压侧侧，且且其其弹弹性性变变形形进进一一步步加加大大，填填充充和和封封闭闭了了密密密密封封封封间间间间隙隙隙隙。此此时时，作作用用于于密密封封副副偶偶合合面面的的接接触触压压力力上上升升为为p p0 0+p p=p pmm，从从而而大大大大增增加加了了密密封封效效果果，如如图图图图5-5-2b2b所示。所示。当当当当容容容容腔腔腔腔内内内内的的的的介介介介质质质质卸卸卸卸压压压压后后后后（p p=0=0），则则由由于于O形形密密封封圈圈仍仍具具有有初初装装时时的的预预预预接接接接触触触触应应应应力力力力p p0 0，故故仍仍能能保保证
32、证密密封封性性能能。此此即即所所谓谓O形形密密封封圈圈的的自密封作用。自密封作用。图图5-25-2 O O形密封圈的静密封原理形密封圈的静密封原理b)承载状态承载状态2.2.2.2.用于静密封时的密封原理用于静密封时的密封原理用于静密封时的密封原理用于静密封时的密封原理School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动3.3.3.3.用于往复运动密封时的密封原理用于往复运动密封时的密封原理用于往复运动密封时的密封原理用于往复运动密封时的密封原理 OO形形形形密密密
33、密封封封封圈圈圈圈在在往往复复运运动动滑滑移移面面上上的的接接触触情情况况，如如图图图图5-35-3所所示示。此此时时O形形密密封封圈圈的的动动动动密密密密封封封封作作作作用用用用主主要要还还是是依依靠靠其其预预预预压压压压缩缩缩缩和和加加加加压压压压后后后后作作作作用用用用于于于于耦耦耦耦合合合合面面面面上上上上的的的的接接接接触触触触应应应应力力力力，且且由由于于O形形密密封封圈圈自自身身的的弹弹性性而而具具有有磨磨损损后后自自动补偿的能力。动补偿的能力。图图图图5-35-3 O O形密封圈的动密封原理形密封圈的动密封原理 School of Mechanical Engineering东
34、南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动此外此外此外此外，还存在其他复杂情况还存在其他复杂情况还存在其他复杂情况还存在其他复杂情况：当当当当用用用用于于于于液液液液体体体体介介介介质质质质密密密密封封封封时时时时，由由于于液液体体的的压压压压力力力力、粘粘粘粘度度度度及及运运运运动动动动速速速速度度度度等等因因素素的的作作用用，沿沿滑滑移移面面和和密密封封件件间间形形成成一一层层粘粘附附力力极极强强的的边边界界层层液液体体膜膜，如如图图图图5-3a5-3a所所示示。这这层层液液体体薄薄膜膜始始终终存存在在着着，它它亦亦
35、起起一一定定的的密封作用。密封作用。当滑移面向外伸出时当滑移面向外伸出时当滑移面向外伸出时当滑移面向外伸出时，液体膜随之一起探出，如，液体膜随之一起探出，如图图图图5-3b5-3b所示。所示。当当当当滑滑滑滑移移移移面面面面缩缩缩缩回回回回时时时时，液液体体膜膜则则被被密密封封件件阻阻留留于于外外侧侧。随随着着滑滑移移面面往往复复次次数数的的增增加加，阻阻留留于于密密封封件件外外侧侧的的液液体体膜膜日日渐渐增增厚厚，最最后后形形成成液液滴滴，从从滑滑移移面面滴滴下下（见见图图图图5-3c5-3c）。这这就就是是O形形密密封封圈圈用用于于往往复复运运动密封时会产生泄漏的原因。动密封时会产生泄漏的
36、原因。因此，因此，OO形密封圈不宜应用于滑移面需频繁往复运动的密封装置中形密封圈不宜应用于滑移面需频繁往复运动的密封装置中形密封圈不宜应用于滑移面需频繁往复运动的密封装置中形密封圈不宜应用于滑移面需频繁往复运动的密封装置中。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动4.4.4.4.应用应用应用应用OO形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈一一般般安安装装在在外外外外圆圆圆圆或或内内内内圆圆圆圆上上上上截截截截面面面面为为为为矩矩矩矩形形形形的的的的沟沟沟沟槽槽槽
37、槽内内内内起起密密封封作用，如作用，如图图图图5-45-4所示。所示。图图图图5-45-4 O O形密封圈的安装形密封圈的安装a)在外圆的矩形槽内在外圆的矩形槽内 b)在内圆的矩形槽内在内圆的矩形槽内School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动OO形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈良良好好的的密密封封效效果果很很大大程程度度上上取取决决于于OO形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈尺尺尺尺寸寸寸寸与与沟沟沟沟槽槽槽槽尽尽尽尽寸寸寸寸匹匹匹匹配配配配的的的的正正正正确
38、确确确性性性性，世世界界各各国国的的标标准准对对此此都都有有较较严严格格的的规定。规定。密密密密封封封封装装装装置置置置设设设设计计计计时时时时若若若若OO形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈的的的的压压压压缩缩缩缩量量量量选选选选择择择择过过过过小小小小，或或加加加加工工工工沟沟沟沟槽槽槽槽时时时时公公公公差差差差波波波波动动动动使使使使压压压压缩缩缩缩量量量量趋趋趋趋小小小小，装装配配后后就就会会引引起起泄泄漏漏；如如果果压压压压缩缩缩缩量量量量选选选选择择择择过过过过大大大大，或或加加加加工工工工沟沟沟沟槽槽槽槽时时时时公公公公差差差差波波波波动动动动使使使使压压压压缩缩缩缩量量量量趋趋趋趋
39、大大大大，则则会会导导致致O形密封圈橡胶应力松弛而形成泄漏。形密封圈橡胶应力松弛而形成泄漏。同同样样，若若装装装装配配配配后后后后OO形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈拉拉拉拉伸伸伸伸过过过过度度度度，也也会会因因其其过过早早老老化化而而引引起密封装置泄漏。起密封装置泄漏。4.4.4.4.应用应用应用应用School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动O形密封圈的形密封圈的拉伸量拉伸量拉伸量拉伸量 和和压缩率压缩率压缩率压缩率 c c可按下列公式计算可按下列公式计
40、算（5-1）（5-2）式中式中 d d2 2O形密封圈截面直径；形密封圈截面直径；D DO形密封内径；形密封内径；D D1 1、D D2 2、D D3 3，如，如图图图图5-55-5（见教材（见教材（见教材（见教材P232P232）所示；所示；h hO形密封圈安装空间的高度，即形密封圈安装空间的高度，即 dcO形密封圈安装空间的高度，即：形密封圈安装空间的高度，即：kc系数，一般取系数，一般取kc=1.251.45。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传
41、动O形密封圈的形密封圈的拉伸量拉伸量拉伸量拉伸量和和压缩率压缩率压缩率压缩率的选用范围，见的选用范围，见表表表表5-55-5。表表表表5-55-5 O O形密封圈的拉伸量和压缩率的选取范围形密封圈的拉伸量和压缩率的选取范围密封型式密封型式密封介质密封介质拉伸量拉伸量/mm压缩率压缩率c(%)静密封静密封液液压压油油空气空气1.031.041.0115251525往复动密封往复动密封液压油液压油空气空气1.021.0112171217旋转动密封旋转动密封液液压压油油0.951510由由表表表表5-55-5可可知知，静静静静密密密密封封封封的的的的压压压压缩缩缩缩率率率率大大大大于于于于动动动动密
42、密密密封封封封，但但是是其其极极值值应应小小小小于于于于25%25%。否否则则压压缩缩应应力力明明显显松松弛弛，将将产产生生过过大大的的永永久久变变形形。在在高高高高温温温温工工工工况况况况中中，尤尤为为严严重重。然然而而压压压压缩缩缩缩率率率率也也也也不不不不宜宜宜宜过过过过小小小小，否否则则当当装装配配部部位位存存在偏心时就会消失部分压缩量，也会导致泄漏在偏心时就会消失部分压缩量，也会导致泄漏。O形形密密封封圈圈安安安安装装装装沟沟沟沟槽槽槽槽的的的的宽宽宽宽度度度度为为OO形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈直直直直径径径径的的的的1.31.51.31.5倍倍倍倍，即即b b=1.31.5=
43、1.31.5d d2 2。静静静静密密密密封封封封时时时时，压压缩缩量量较较大大，应应取取大大值值；往往复复动动密密封封时时，应应取取小小值值，旋旋旋旋转转转转动动动动密密密密封封封封时时时时，取取b b=1.051.1=1.051.1d d2 2，并并应应考考虑虑摩摩擦擦生生热热引引起密封圈内径收缩，从而影响密封质量的问题起密封圈内径收缩，从而影响密封质量的问题。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动当当被被密密封封的的介介质质工工工工作作作作压压压
44、压力力力力较较较较高高高高时时时时，O形形密密封封圈圈会会因因产产生生弹弹性性变变形形而被挤进密封耦合面间的缝隙而被挤进密封耦合面间的缝隙，引起，引起密封圈破坏密封圈破坏密封圈破坏密封圈破坏。解决方法解决方法解决方法解决方法:当当动动动动密密密密封封封封工工工工作作作作压压压压力力力力超超超超过过过过7MPa7MPa或或静静静静密密密密封封封封工工工工作作作作压压压压力力力力大大大大于于于于32MPa32MPa时时，应应在在O形形密密封封圈圈低低低低压压压压侧侧侧侧安安安安置置置置挡挡挡挡圈圈圈圈；若若双双双双向向向向交交交交替替替替受受受受介介介介质质质质压压压压力力力力，则则于于密封圈密封
45、圈两侧各加一个挡圈两侧各加一个挡圈两侧各加一个挡圈两侧各加一个挡圈，如，如图图图图5-65-6所示。所示。图图图图5-65-6 O O形密封圈挡圈的安装形密封圈挡圈的安装a)单向受压单向受压 b)双向交替受压双向交替受压在在在在经经经经常常常常承承承承受受受受脉脉脉脉冲冲冲冲压压压压力力力力的的的的密密密密封封封封装装装装置置置置中中中中，也也应应采采用用挡挡挡挡圈圈圈圈，以以防防止止密密封封圈圈异异常常损损耗耗。挡挡圈圈的的材材料料一一般般为为聚聚聚聚四四四四氟氟氟氟乙乙乙乙烯树脂烯树脂烯树脂烯树脂，或，或尼龙尼龙尼龙尼龙10101010和和尼龙尼龙尼龙尼龙6 6等。等。School of
46、Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动Part 5.3.2 Y Y Y Y型型型型密封圈密封圈密封圈密封圈1.1.1.1.主要性能主要性能主要性能主要性能Y Y形密封圈形密封圈形密封圈形密封圈的截面呈的截面呈Y形，是一种典型的形，是一种典型的唇形密封圈唇形密封圈唇形密封圈唇形密封圈。按其按其截面的高截面的高截面的高截面的高、宽比例不同宽比例不同宽比例不同宽比例不同，可分为，可分为宽型宽型宽型宽型、窄型窄型窄型窄型、Y Yx x型型型型等几类等几类 若若按按两两两两唇唇唇唇
47、的的的的高高高高度度度度是是是是否否否否相相相相等等等等，则则可可分分为为轴轴轴轴、孔孔孔孔通通通通用用用用型型型型的的的的等等等等高高高高唇唇唇唇Y Y形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈和和不不不不等等等等高高高高唇唇唇唇的的的的轴轴轴轴用用用用Y Y形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈和和孔用孔用孔用孔用Y Y形密形圈形密形圈形密形圈形密形圈,如如图图图图5-75-7所示。所示。图图图图5-75-7 Y Y形密封圈形密封圈a)等高唇等高唇 b)不等高唇（不等高唇（Yx型型）School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第
48、五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动Y Y形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈广广泛泛应应用用于于往往往往复复复复动动动动密密密密封封封封装装装装置置置置中中，其其使使用用寿寿命命高高于于O形形密密封圈。封圈。工工作作速速度度范范围围：采采用用丁丁腈腈橡橡胶胶制制作作时时为为0.010.6m/s0.010.6m/s；采采用用氟氟氟氟橡橡橡橡胶胶胶胶制制 作作 时时，为为 0.050.3m/s0.050.3m/s；采采 用用 聚聚聚聚 氨氨氨氨 酯酯酯酯 橡橡橡橡 胶胶胶胶 制制 作作 时时，则则 为为0.011m/s0.011m/s。Y形形密密封封圈圈的的密密封封性性能能、使
49、使用用寿寿命命及及不不用用挡挡圈圈时时的的工工作压力极限，都以聚氨酯橡胶材质为佳。作压力极限，都以聚氨酯橡胶材质为佳。Y形形密密封封圈圈的的适适用用工工工工作作作作压压压压力力力力不不不不大大大大于于于于40MPa40MPa，工工工工作作作作温温温温度度度度为为为为-30+80-30+80。Y形密封圈的形密封圈的性能特点性能特点性能特点性能特点：1）密封性能可靠；）密封性能可靠；2）摩擦阻力小，运动平稳；）摩擦阻力小，运动平稳；3）耐压性好，适用压力范围广；）耐压性好，适用压力范围广；4）结构简单，价格低廉；）结构简单，价格低廉；5）安装方便。）安装方便。School of Mechanica
50、l Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院第五章第五章第五章第五章 密封件密封件密封件密封件液压与气压传动液压与气压传动2.2.2.2.密封原理密封原理密封原理密封原理Y Y形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈依依靠靠其其张张开开的的唇唇边边贴贴于于密密封封副副耦耦合合面面，并并呈呈线线状状接接触触，在在介介质质压压力力作作用用下下产产生生“峰峰峰峰值值值值”接接触触应应力力，压压压压力力力力越越越越高高高高，应应应应力力力力越越越越大大大大。当当当当耦耦耦耦合合合合件件件件以以以以工工工工作作作作速速速速度度度度相相相相对对对对运运运运动动动动时时时时，在在密密密密封封封