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1、School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院液压与气压传动了解密封的作用与分类了解密封件的材料及常用密封材料掌握几种常用密封件的性能特点及其密封原理O形密封圈的主要性能与工作原理Y形密封圈的主要性能与工作原理V形密封圈的主要性能与工作原理目的任务目的任务目的任务目的任务:重点难点:第五章第五章 密封件密封件第1页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动Part 5.1Part 5.1 密封密封的作用与分类的作用与分类在液液压压与气气压压传动系统及其元件中，安置密
2、封装置和密封元件的作用，在于防止工作介质的泄漏及外界尘埃和异物的侵入。设置于密密封封装装置置中中、起密密封封作作用用的元件称为密封件密封件。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“越界流出越界流出”现象称为泄漏泄漏。1.1.密封的作用及其意义密封的作用及其意义第2页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件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。
3、对于液压传动系统液压传动系统，内泄漏内泄漏会引起系统容积效率容积效率的急剧下降，达不到所需的工作压力，使设备无法正常运作；外泄漏外泄漏则造成工作介质浪费工作介质浪费和污染环境污染环境，甚至引发设备操作失灵设备操作失灵和人身事故人身事故。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；外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泄漏量泄漏量。对于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，气压气压传动系统中的泄漏传动系统中的泄漏同样会造成系统压力下降系统压力下降，能耗加大能耗加大，动作动作紊
4、乱紊乱，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；气缸进气口的泄气缸进气口的泄漏漏将造成气缸低速运行的爬行气缸低速运行的爬行，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第3页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动密封的作用是阻止泄漏阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有两方面：一是密封面上有间隙一是密封面上有间隙；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。消去或减小任一因素都可以阻止或减
5、小泄漏。因此，密封的方法通常有：1 1）封住结合面的间隙）封住结合面的间隙；2 2）切断泄漏通道）切断泄漏通道；3 3）增加泄漏通道中的阻力）增加泄漏通道中的阻力；4 4）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，以抵消或平衡泄漏通道的压力差以抵消或平衡泄漏通道的压力差。2.2.密封的分类密封的分类第4页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件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OO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
6、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5-15-1 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，可将密封分为静密封静密封和动密封动密封两大类。另外按照密封件的制作材料制作材料、结构形式结构形式和密封机理密封机理等还可进一步细分。密封的分类见表表5-15-1。第5页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件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
7、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尘圈液压缸防尘圈防尘圈防尘圈其他其他其他其他第6页/共90页School of Mechan
8、ical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动密封件材料应满足密封功能的要求。由于被密封的工作介质工作介质以及设备工作条件设备工作条件的不同，密封件材料应具有不同的适应性。Part 5.2 密封件密封件的材料的材料密封材料的一般要求：1 1）材料密实）材料密实，不易泄漏不易泄漏工作介质；2 2）对工作介质有良好的适应性良好的适应性和稳定性稳定性；3 3）有适当的机械强度机械强度和硬度硬度，受工作介质的影响小受工作介质的影响小；4 4）压缩性）压缩性和复原性好复原性好，永久变形小永久变形小；5 5）温度适应性好）温度适应性好，高温下不软化高温下不软化
9、、不分解不分解；低温下不硬化低温下不硬化、不脆裂不脆裂；1.1.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：6 6）摩擦因数小）摩擦因数小，耐磨性好耐磨性好；7 7）抗腐蚀性能好）抗腐蚀性能好，能在工作介质中长期工作，其体积和硬度变化小；8 8）与密封面贴合的柔软性柔软性和弹性好弹性好；9 9）耐臭氧性）耐臭氧性和耐老化性好耐老化性好，使用寿命长使用寿命长；1010）加工性能好）加工性能好，价格低廉价格低廉。第7页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动2.2.常用橡胶密封材料常用橡胶密封
10、材料常用的橡胶密封材料主要是合合成成橡橡胶胶。由于合成橡胶的胶种较多，且各自的性能也各不相同。因此，在选用时除要求其必须满足上述使用要求外，还应根据不同胶种的特特性性和使使用用范范围围，参照密封件的工况条件，进行正确选择。常用橡胶密封材料所适应的介质介质和使用温度范围使用温度范围见表表5-25-2。第8页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动注：注：可以使用；有条件使用；不可使用。表表5-25-2 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
11、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-25+180一般不用一般不用-10+130-20+80-30+120第9页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动3.3.
12、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中，使用最多的是聚聚四四氟氟乙乙烯烯树树脂脂。在聚四氟乙烯中掺入不同的充填材料，可改善和提高其综合物理化学性能，从而扩大了它的使用范围。因此，聚四氟乙烯树脂密封材料可适用石石油油基基液液压压油油、水水-油油乳乳化化液液、水水-乙乙二二醇醇基基液液压压液液、磷磷酸酸脂脂基基液液压压液液等等工作介质的密封。常用合成树脂密封材料的主要特点主要特点和应用范围应用范围见表表5-35-3。第10页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动表表5-35-3 常用合成
13、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
14、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
15、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第11页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动表表5-45-4 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8104308705
16、40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属密封材料主要用于静密封静密封。常用金属密封材料的种类种类和应用范围应用范围见表表5-45-4。4.4.常用金属密封材料常用金属密封材料第12页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动除间隙密封外，密封都是利利用用密密封封件件使使偶偶合合面面间间的的间间隙隙控制在工作介质能通过的最小间隙之下。该最小间隙取决于工作介质的压力压力、粘度粘度、相对分子质量相对分子质量等。Part 5.3 常用常用密封件密封件接触式动密封中的压压型
17、型密密封封，是通过由预预压压缩缩力力和介介质质压压力力产生的压压紧紧力力，在密密封封件件与偶偶合合面面之间形成接接触触压压力力，介介质质压压力力愈愈高高，接接触触压压力力愈愈大大，使使密密封封件件与与耦耦合合面面紧紧密密贴贴合合，以阻塞泄漏通道，达到自密封。而自自封封式式自自紧紧型型密密封封，则是利利用用密封件自身变形密封件自身变形所产生的反压力反压力也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。本章介绍常用的OO形形、Y Y形形和V V形形密封圈的主要性能主要性能、密封原理密封原理及其应用应用。第13页/共90页School of Mechanical Engineerin
18、g东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动Part 5.3.1 OO型型密封圈密封圈1.1.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封密封密封密封和和往复运动密封往复运动密封往复运动密封往复运动密封。图图5-15-1 O形密封圈d1O形
19、圈内径 d2O形圈截面直径其使用速度范围一般为0.0050.3m/s0.0050.3m/s。用于旋旋转转运运动动密密封封时时，仅限于低低速速回回转转密密封封装装置置。如液压挖掘机的中央回转接头的分配阀动密封机构。一般O形密封圈在旋转运动密封装置中使用较少。第14页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动OO形密封圈形密封圈与其他形式密封圈比较，具有以下优点优点：1）结构小巧结构小巧，装拆方便装拆方便。2）静静、动密封动密封均可使用。3）动摩擦阻力动摩擦阻力比较小。4）使用单件O形密封圈，可对两个方向两
20、个方向起密封作用。5）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力会因其与密封副耦合面的粘附而陡增，并出现阻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。第15页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动2.2.用于静密封时的密封原理用于静密封时的密封原理当当没没有有介介质质压压力力时时，密封圈在自身的弹性力作用下，对接触面产生一个预接触应力p0，如图图5-2a5-2a所示。图图5-25-2
21、O形密封圈的静密封原理a)空载状态OO形形密密封封圈圈装入密封槽后，其界面承受接触压缩应力而产生变形第16页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动而而当当容容腔腔内内充充入入有有压压力力的的介介质质后后，则在介介质质压压力力p p的作用下，O O形形密密封封圈圈发生位移，移向低压侧，且其弹性变形进一步加大，填充和封闭了密密封封间间隙隙。此时，作用于密封副偶合面的接触压力上升为p p0 0+p p=p pmm，从而大大增加了密封效果，如图图5-2b5-2b所示。当当容容腔腔内内的的介介质质卸卸压压后后
22、（p p=0=0），则由于O形密封圈仍具有初装时的预预接接触触应应力力p p0 0，故仍能保证密封性能。此即所谓O形密封圈的自密封作用。图5-2 O形密封圈的静密封原理b)承载状态2.2.用于静密封时的密封原理用于静密封时的密封原理第17页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动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 OO形形密密封封圈圈在往复运动滑移面上的接触情况，如图图5-35-3所示。此时O形密封圈的动动密密封封作作用用主要还是依靠其预预压压缩缩和加加压压后后作作用用于
23、于耦耦合合面面上上的的接接触触应应力力，且由于O形密封圈自身的弹性而具有磨损后自动补偿的能力。图图5-35-3 O形密封圈的动密封原理 第18页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动此外此外，还存在其他复杂情况还存在其他复杂情况：当当用用于于液液体体介介质质密密封封时时，由于液体的压压力力、粘粘度度及运运动动速速度度等因素的作用，沿滑移面和密封件间形成一层粘附力极强的边界层液体膜，如图图5-3a5-3a所示。这层液体薄膜始终存在着，它亦起一定的密封作用。当滑移面向外伸出时当滑移面向外伸出时，液体膜随
24、之一起探出，如图图5-3b5-3b所示。当当滑滑移移面面缩缩回回时时，液体膜则被密封件阻留于外侧。随着滑移面往复次数的增加，阻留于密封件外侧的液体膜日渐增厚，最后形成液滴，从滑移面滴下（见图图5-5-3c3c）。这就是O形密封圈用于往复运动密封时会产生泄漏的原因。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。第19页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动4.4.应用应用OO形形密密封封圈圈一般安装在外外圆圆或内内圆圆上上截截面面为为矩
25、矩形形的的沟沟槽槽内内起密封作用，如图图5-45-4所示。图图5-45-4 O形密封圈的安装a)在外圆的矩形槽内 b)在内圆的矩形槽内第20页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动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严格的规定。较严格的规定。密密密密封封封封装
26、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大大大大，则会导致则会导致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
27、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引起密封装置泄漏。而引起密封装置泄漏。4.4.应用应用第21页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动O形密封圈的拉伸量拉伸量 和压缩率压缩率 c c可按下列公式计算（5-1）（5-2）式中 d d2 2O形密封圈截面直径；D DO形密封内径；D D1 1、D D2 2、D D3 3，如图图5-55-5（见教材（见教材P232P232）所示；h hO形密封圈安装空间的高度，即
28、 dcO形密封圈安装空间的高度，即：kc系数，一般取kc=1.251.45。第22页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动O形密封圈的拉伸量拉伸量和压缩率压缩率的选用范围，见表表5-55-5。表表5-55-5 O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(%)静密封静密封液压油液压油空气空气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压油液压油0.9515
29、10由表表5-55-5可知，静静密密封封的的压压缩缩率率大大于于动动密密封封，但是其极值应小小于于25%25%。否则压缩应力明显松弛，将产生过大的永久变形。在高高温温工工况况中，尤为严重。然而压压缩缩率率也不宜过小也不宜过小，否则当装配部位存在偏心时就会消失部分压缩量，也会导致泄漏。O形密封圈安安装装沟沟槽槽的的宽宽度度为O O形形密密封封圈圈直直径径的的1.31.51.31.5倍倍，即b b=1.31.5=1.31.5d d2 2。静静密密封封时时，压缩量较大，应取大值；往复动密封时，应取小值，旋旋转转动动密密封封时时，取b b=1.051.1=1.051.1d d2 2，并应考虑摩擦生热引
30、起密封圈内径收缩，从而影响密封质量的问题。第23页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动当被密封的介质工工作作压压力力较较高高时时，O形密封圈会因产生弹性变形而被挤进密封耦合面间的缝隙，引起密封圈破坏密封圈破坏。解决方法解决方法:当动动密密封封工工作作压压力力超超过过7MPa7MPa或静静密密封封工工作作压压力力大大于于32MPa32MPa时，应在O形密封圈低低压压侧侧安安置置挡挡圈圈；若双双向向交交替替受受介介质质压压力力，则于密封圈两两侧侧各各加加一一个个挡挡圈圈，如图图5-65-6所示。图图5
31、-65-6 O形密封圈挡圈的安装a)单向受压 b)双向交替受压在在经经常常承承受受脉脉冲冲压压力力的的密密封封装装置置中中，也应采用挡挡圈圈，以防止密封圈异常损耗。挡圈的材料一般为聚聚四四氟氟乙乙烯烯树树脂脂，或尼尼龙龙10101010和尼龙尼龙6 6等。第24页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动Part 5.3.2 Y Y型型密封圈密封圈1.1.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
32、截面的高截面的高、宽比例不同宽比例不同，可分为宽型宽型、窄型窄型、Y Yx x型型等几类 若按两两唇唇的的高高度度是是否否相相等等，则可分为轴轴、孔孔通通用用型型的的等等高高唇唇Y Y形形密密封封圈圈和不不等等高高唇唇的的轴轴用用Y Y形形密密封封圈圈和孔孔用用Y Y形形密密形形圈圈,如图图5-75-7所示。图图5-75-7 Y形密封圈a)等高唇 b)不等高唇（Yx型）第25页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动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
33、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形密封圈。形密封圈。工作速度范围：采用丁腈橡胶制作时为0.010.6m/s0.010.6m/s；采用氟氟橡橡胶胶制作时，为0.050.3m/s0.050.3m/s；采用聚聚氨氨酯酯橡橡胶胶制作时，则为0.011m/s0.011m/s。Y形密封圈的密封性能、使用寿命及不用挡圈时的工作压力极限，都以聚氨酯橡胶材质为佳。Y形密封圈的适用工作压力不大于工作压力不大于40MPa40MPa，工作温度为工作温度为-30+80-30+80。Y形密封圈的性能特点性能特点：1）密封性能可靠；2）摩擦阻力小，运动平稳；3）耐压性好，适用压力范围广；4）
34、结构简单，价格低廉；5）安装方便。第26页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动2.2.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
35、密封封封封唇唇唇唇与与滑滑滑滑移移移移耦耦耦耦合合合合面面面面之之间间形形成成一一层层密密密密封封封封液液液液膜膜膜膜，从从而而产产生生密密封封作作用用。密密封封唇唇边边磨磨损损后后，由由于于介介质质压压力力的的作作用用而而具具有有一一定定的自动补偿能力。的自动补偿能力。第27页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动图图图图5-85-8所所示示为为带带带带有有有有副副副副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。每每次次往往复复运运动动后后，在在其其主主、副副唇唇之之间
36、间都都会会残残留留下下微微量量液液体体（工工作作介介质质）。随随着着往往复复运运动动次次数数的的增增多多，残残留留液液体体将将充充满满主主、副副唇唇之之间间的的空空间间，形成一个特殊的形成一个特殊的“围困区围困区围困区围困区”。当当主主唇唇处处于于工工作作状状态态时时，由于“围围困困区区”内液体不可压缩，其间的压力远远远远高高于于小小腔腔内内的工作压力（见图图5-85-8）。此时，副副唇唇与耦耦合合面面的接触应力，也远远远远大大于于主主唇唇与耦合面耦合面间的接触应力。因而，当轴外伸当轴外伸图图5-85-8 带副唇的轴用Y形密封圈截面1副唇 2主唇 3小腔时时迫使“围围困困区区”内的液体压回小腔
37、，从而形成了可靠的密封状态，提高了Y形密封圈的密封性能。“围围困困区区”内内的的压压力力越越高高，则则副副唇唇对对耦耦合合面面的的接接触触应应力力越越大大，密封性能也就越良好密封性能也就越良好。p第28页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动3.3.应用应用 安装安装Y Y形密封圈时形密封圈时，唇口一定要对着压力高的一侧，才能起密封作用。为了防止在高压状态下为了防止在高压状态下，Y型密封圈的根部因材质塑性变形而被挤入密封耦合面的间歇，故应控制滑移耦合件间的配合间隙配合间隙 的大小，使其不超过不超过表
38、表5-65-6（见教材（见教材P234P234）所规定的最大值最大值c c，见图图5-9a5-9a。对于工作压力大于大于16MPa16MPa的Y形密封圈，为保证其使用寿命，防止密封圈的根部被挤入配合间隙，应在密封圈根部处安装挡圈，如图图5-9b5-9b所示。图图5-95-9 Y形密封圈的安装a）控制间隙 b）安装挡圈1挡圈第29页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动为为了了防防止止Y形形密密封封圈圈在在往往复复运运动动过过程程中中出出现现翻翻转转、扭扭曲曲等等现现象象，即即保保保保持持持持其其其其
39、运运运运动动动动平平平平稳稳稳稳性性性性，可可在在Y形形密密封封圈圈的的唇唇口口处处设设置置支支支支承环承环承环承环，如，如图图图图5-105-10所示。所示。图图5-105-10 安装支承环的Y环密封圈a)单向受压 b)双向受压支承环上开有均均布布的的导导流流小小孔孔，以利于压力介质通过小孔作用到密封圈唇边上，撑开双唇，保持Y形密封圈的正确动态姿势，保证其良好的密封性能。对于宽宽型型Y Y形形密密封封圈圈，其截面的宽度为高度的二倍或二倍以上。这种密封圈不会在沟槽里产生翻转、扭曲，可不安装支承环可不安装支承环。Y形密封圈的尺寸和公差以及安装密封圈的沟槽尺寸、挡圈尺寸都已经标准化，系列化，设计时
40、可查阅有关国家标准。第30页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动Part 5.3.3 V V型型密封圈密封圈1.1.主要性能主要性能V形密封圈的截面呈现形密封圈的截面呈现V形，也是一种典型的唇形密封圈。形，也是一种典型的唇形密封圈。根据制作的材材料料不同，可分为纯纯橡橡胶胶V V形形密密封封圈圈和夹夹织织物物（夹布橡胶）V V形形密密封封圈圈等。V形密封圈的密封装置由压环压环、V V形密封圈形密封圈和支承环支承环三部分组成，如图图5-115-11所示。图图5-115-11 V形密形装置1压环 2V
41、形密封圈 3支承环 第31页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动V形形密密封封圈圈主主要要用用于于液液液液压压压压缸缸缸缸活活活活塞塞塞塞和和活活活活塞塞塞塞杆杆杆杆的的的的往往往往复复复复动动动动密密密密封封封封，其其运运动摩擦阻力较动摩擦阻力较Y形密封圈大，但形密封圈大，但密封性能可靠密封性能可靠密封性能可靠密封性能可靠、使用寿命长使用寿命长使用寿命长使用寿命长。工工作作速速度度范范围围：采用丁丁腈腈橡橡胶胶制作时为0.020.3m/s0.020.3m/s；采用夹夹布布橡橡胶胶制作时为0.00
42、50.5m/s0.0050.5m/s。当发生泄漏时当发生泄漏时，可只调整压环或填片而无须更换密封圈。V形密封圈的最高工作压力最高工作压力60MPa60MPa，适用工作温度适用工作温度-30+80-30+80 第32页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动V V形密封圈的性能特点：形密封圈的性能特点：1）耐压性能好，使用寿命长；2）根据使用压力的高低，可以合理地选择V形密封圈的数量以满足密封要求；并可调整压紧力来获得最佳综合效果；3）根据密封装置不同的使用要求，可以交替安装不同材质的V形密封圈，以获得
43、不同的密封特性和最佳综合效果；4）维修和更换密封圈方便；5）密封装置的轴向尺寸大，摩擦阻力大。第33页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动2.2.应用应用 安安装装V V形形密密封封圈圈时时，同样必须将密密封封圈圈的的凹凹口口面面向向工工作作介介质质的的高高压压一一侧侧，如图图5-125-12所示。图图5-125-12 V形密封圈的安装与调整1调节螺栓 2调整垫片第34页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气
44、压传动应应根根据据工工工工作作作作压压压压力力力力合合理理选选择择V形形密密封封圈圈组组组组合合合合个个个个数数数数及及压压压压环环环环、支支支支承承承承环环环环和和调整垫片调整垫片调整垫片调整垫片的的材质材质材质材质，见，见表表表表5-75-7。表表5-75-7 V形密封圈组合个数及压环、支承环和调整垫片的材质压力压力/MPaV V形密封圈个数及材质形密封圈个数及材质压环压环支承环材质支承环材质调整垫片材质调整垫片材质丁腈丁腈胶胶夹织物丁夹织物丁腈胶腈胶聚四氟聚四氟乙烯乙烯酚醛酚醛树脂树脂酚醛酚醛树脂树脂夹织夹织物物白白铜铜不不锈锈钢钢铝青铜铝青铜酚醛酚醛树脂树脂硬硬铅铅白白铜铜 60345
45、534456634566 注：注：可用；有条件使用；不可使用；较佳。第35页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动V V形形形形密密密密封封封封装装装装置置置置中中中中，压压环环上上的的V V形形形形槽槽槽槽角角角角度度度度，应应与与V V形形形形密密密密封封封封圈圈圈圈完完全全吻吻合合。压压环环与与密密封封副副耦耦合合面面之之间间间间间间隙隙隙隙大大小小应应严严严严格格格格控控控控制制制制，以以防防止止V形形密密封封圈圈的的唇唇边边在在介介质质压压力力作作用用下下，被被挤挤入入间隙而造成唇边撕裂。
46、间隙而造成唇边撕裂。第36页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动表表5-85-8 压环与耦合面之面的间隙值（夹织物V形密封圈）孔内径孔内径/mm直径间隙直径间隙/mm/mm压力压力/MPa2175752002002502503003004004005000.150.200.250.300.350.400.100.150.200.250.300.350.070.100.130.150.180.20合理的间隙值见表表5-85-8。支支承承环环与孔孔及轴轴面面之间的间隙值一般为=0.250.4mm=0.
47、250.4mm。第37页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动为为了了保保持持液液压压缸缸的的运运动动精精度度，对对压压压压环环环环和和支支支支承承承承环环环环的的的的制制制制造造造造精精精精度度度度要要求较高。求较高。V形密封圈材质的选用应根据密封装置的工工作作压压力力和工工作作速速度度来进行，见表表5-5-9 9（见教材（见教材P236P236）。夹布橡胶V形密封圈的耐耐压压性性能能和耐耐磨磨性性能能均比纯橡胶V形密封圈好。而纯橡胶V密封圈又具有优良的密封性能。所以，若将将这这两两种种不不同同材
48、材质质的的密密封封圈圈，交交替替组组装装起来使用起来使用，便能充分发挥各自的特性，获得最佳的密封效果。第38页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动V形密封圈使用一段时间后唇边唇边会磨损，为保证其密封性能的持久性，须及时调须及时调整其压力整其压力。一般采用螺栓螺栓/母母或加调整垫调整垫片片来调整，见图图5-125-12。图图5-125-12 V形密封圈的安装与调整1调节螺栓 2调整垫片同样同样，V V形密封圈的尺寸系列及公差已有国家标准形密封圈的尺寸系列及公差已有国家标准。第39页/共90页Scho
49、ol of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动Part 5.4Part 5.4 新型新型密封件密封件密封件密封件20世纪80年代以来开发了一批新型密封件，它们提高了密密封封可可靠靠性性、运运动动精精度度和综综合合性性能能，有的密封件已颁布了国家标准。本节将介绍几种有代表性的新型密封件。第40页/共90页School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院第五章第五章 密封件密封件液压与气压传动Part 5.4.1 星形星形密封圈密封圈1.1.主要性能主要性能与密封原理密封原理星形密封圈星形密封
50、圈星形密封圈星形密封圈是有四个唇的密封圈。它是有四个唇的密封圈。它是一种是一种无接缝的圆形环无接缝的圆形环无接缝的圆形环无接缝的圆形环，在模具内硫，在模具内硫化成化成形，其截面近似正方形，如形，其截面近似正方形，如图图图图5-135-13所示。所示。星形密封圈在使用和作用上非星形密封圈在使用和作用上非常像常像OO形密封圈。但是，它比形密封圈。但是，它比OO形密形密封圈具有封圈具有更显著更显著更显著更显著、更有效更有效更有效更有效的密封性能。的密封性能。星形密封圈的制作材料一般为各种合星形密封圈的制作材料一般为各种合成橡成橡胶。胶。图图5-135-13 星形密封圈及其 应力分布第41页/共90页