工程机械液压O形圈密封失效的原因及改进措施.pdf

2 0 1 0年 8月 第3 8卷 第 1 6期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I C S Au g ． 2 01 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 1 6 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 1 6 ． 0 4 1 工程机械液压 0形圈密封失效的原因及改进措施 韩慧仙 ， 1 ． 湖南机电职业技术学院，湖南长沙 4 1 0 1 5 1 ； 曹显利 2 ．三一重工股份有限公 司，湖南长沙 4 1 0 1 0 0 摘要针对工程机械液压系统的外泄漏现象，分析 0形圈的密封机理和密封失效原因，指出 0形圈主要失效原因是其 压缩率没达到样本尺寸所要求的值。经过多次试验，发现合适的压缩率在2 5 ％左右，这样既不会因过压缩而导致塑性变形 失效 ，也不会 因压缩不足而失去密封作 用。 关键词 工程机械 ；0形 圈密封 ；改进措施 中图分类号 T P 2 7 1 ． 3 1 ；T K 7 3 0 ． 3 2 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 1 61 0 51 工程机械 液压 系统 的 两个 主要 问题 是 污染 和泄 漏。污染的主要途径是系统外界的气体、液体或固体 颗粒进入液压 系统 ；泄漏 主要是液压油经过密封措施 跑 出液压 系统 。泄漏和污染都与液压系统的密封措施 失效有关 。 0形圈是 工程 机械 液 压 系统 应用 最 广泛 的密封 圈 ，主要应用于管路和连接件密封 、多路 阀结合 面密 封 、油 口与阀体表面密封等 。0形 圈是一种 自动双 向 密封元 件 ，0形 圈在 安装 时 ，其轴 向和径 向受 到一定 量的预压缩 ，使其具备初始密封能力 ，而随着液压系 统压力 的升高 ，0形 圈的密封能力 自动增大 。 作者主要使用进 口0形圈，以 P a r k e r 和 N O K的 为主。按照 O形圈产品样本上所提供的沟槽尺寸和 精度要求进行设计、生产和检验，在沟槽几何尺寸和 表面质量均符合 O形圈要求的情况下安装使用，其 密封效 果不理想 ，主要表现在批量装机使用后 ，外泄 漏的故 障率较 高。 为什 么按照样本要求加工沟槽 、安装和使用 ，仍 然有较 高的外泄漏 呢 1 问题 的原 因 根据 0形圈的密封机理，O形圈的初始密封作 用来源于预压缩量。在无压缩状 态下 ，O形 圈与沟槽 的关系如图 1 示 。 图 1 无压缩状态 图2 无压力作用下 的压缩状态 当密封囤的盖板安装 到位后 ，0形 圈受 到压缩后 产生一定的变形 ，如图2所示。 当 O形圈 的一 侧有 压力 时 ，O形 圈受 压再 次变 图3 O形圈一侧有压力时 图4 O形圈被挤出 由于加工设备等原因，作者公 司生产的 O形圈 槽的结合面的平面度 和光 洁度较差 ，导致盖板不能很 好地贴合到 0形圈的安装面上 ，这样 ，实际安装 的 0 形圈的压缩 率就 达不 到样 本 尺寸 所 要求 的值 ，即 O 形 圈 实 际 上 并 没 有 压 紧。 这就 导 致 O形 圈在受 压 时 容易在 结 合 面 的缝 隙处 被 挤 出，如图 4所示 。 当长 时 间挤 出或 瞬 时 挤出过 大 时 ，O形 圈 就 会 失 效 ，失 去 密 封 作 用 ，失 效后 的 O形圈如图 5 所示 。 2问题的解决 图 5 O形圈失效 找到 了故障的原因 ，解决起 来就容易 多了。在现 有加工设备 和技术 条件 下 ，提高 0形 圈实 际压缩 率 的办法很 简 单 ，就 是适 当降 低 0形 圈 沟槽 的深 度 ， 使其在安装 后产生更 大的压缩量 。但是也不能过分压 缩 ，因为 过大 的压 缩量 会 导致 O形 圈 的塑性 变 形 ， 下转第 6 5页 收稿 日期 2 0 0 9 0 8 2 5 作者简介韩慧仙 1 9 7 6 一 ，硕士，讲师，工程师，研究方向为机电液一体化技术。电话 1 5 9 7 4 1 0 3 0 0 5 ，1 3 7 8 7 1 5 4 9 3 1 。 Ema i 37 7 6 451 1 6 3．c o rn。 第 1 6期 戴本俊冷轧热镀锌线 C P C系统动态响应分析 6 5 此时 5 ． 1 3 d B满 足系统要求 ，由新 的零分 贝 线与幅值曲线相交得到穿越频率 6 0 2 9 ． 2 r a d ／ s ，即 此时 K ∞ 2 9 ． 2 1 8 0 5 ． 6 31 0 ～ 1 2 7 ． 4， 得 K 2 ． 2 61 0 ～ A ／ V。 系统频带宽 B ／ 2 7 r 2 9 ． 2 ／ 6 ． 2 8 4 ． 6 9 3 Hz 达到 了原有控制 系统 的频宽要求 。 3 ． 2 系统 仿 真分析 在确定控 制系统 的数 学模型后 ，便可 以采用 M a t l a b和控制 系统 S i m u l i n k工 具箱 对 C P C控制 系 统 的数学模 型进行 分析。 在 S i m u l i n k中建 立无 负 载干扰 力 的 C P C系统仿 真模 型 ，如图 5所示 。 图 5 C P C控制系统的仿真模型 图 6为其 阶跃 响应 曲线 ，从 图上可得 出系统 的动 态响应的性能指标 F o r m I nl 1 b 0u t l 图 6阶跃 响应 指标 上升时间t 0 ． 0 2 3 2 s ，峰值时间t P 0 ． 0 6 2 6 s ， 超调量 M 3 0 ． 8 ％ ，调整时间 t 0 ． 3 0 4 S 允许误 差范 围 2 ％ 。 和现有生产线引进 的纠偏控制系统相 比，作者设 计 的控制 系统其 各项 性能 指标 均 满足 现场 生产 的要 求 。 4结论 作者分析 了 C P C电液伺 服控 制 系统 主要元 件 的 动态特性 ，建立 了冷 轧连 续热 镀锌 生产 线 C P C控 制 系统 的数学模 型 ，通 过 Ma t l a b仿 真软 件模 拟 了动 态 响应特性 。研究表明 ，所设 计系统的稳定 性能和响应 速度良好，与生产线现有的全套引进系统相比，其各 项性能指标要求均达到较高要求，为今后该系统及设 备的 国产化工作提供了理论依据 。 上接第 5 6页 参考文献 【 1 】肖体兵， 吴白海． 深海采矿升沉补偿系统非线性仿真模 型的建立和实验 [ J ] ． 中国机械工程 ， 2 0 0 4 ， 1 5 9 7 9 2 79 5． 【 2 】 杨逢瑜， 刘峰， 杨瑞， 等． 动态矩阵控制在电液位置伺服 系统中的应用[ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 6 3 1 41 7 ． 【 3 】陈柏金， 黄树槐， 高峻峰， 等． 自由锻造液压机控制策略 [ J ] ． 机械工程学报， 2 0 0 8 ， 4 4 1 0 3 0 4 3 0 7 ． 【 4 】K i m i a g h a l a m B a h r a m， H o m a i f a r A b d o l l a h ， B i k d a s h M a r w a n ． F e e d b a c k a n d F e e d f o r w a r d C o n t r o l L a w f o r a S h i p Cr a n e w i t h Ma r y l a n d R i g g i n g S y s t e m[ C] ／ ／ A m e r i c an C o n t r o l C o n f e r e n c e ． 2 0 0 0． 2 1 04 7 1 0 51 ． 上接 第 1 0 5页 反 而更容 易失去 密封作用 。 经过 多 次 试 验 的 摸 索 ，发 现 合 适 的 压 缩 率 在 2 5 ％左右 ，这样 既 不会 因过 压缩 而 导 致塑 性变 形失 效 ，也不会 因压缩不足而失去密封作用 。 参考文献 【 1 】田茂贵． 高压螺纹密封件[ J ] ． 机床与液压， 1 9 9 3 2 ． 【 2 】 李建设． 液控单向阀刚柔密封结构的可靠性 [ J ] ． 机床 与液压 ， 1 9 9 3 5 ． 【 3 】郑金生． 卡套式管接头密封及泄漏分析 [ J ] ． 机床与液 压 ， 1 9 9 2 4 ． 【 4 】 吴瑞明， 周晓军， 雷良育． 液压缸密封工艺分析[ J ] ． 机 床与液压 ， 2 0 0 3 6 3 0 6 3 0 7 ， 3 2 4 ． 【 5 】 严永福． 机床 防漏措施及结构分析[ J ] ． 机床与液压， 1 9 9 1 4 ．