液压齿轮泵中O形圈密封机理和选用.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／2 O1 5年 第 0 5期 d o i l O ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 2 7 液压齿轮泵 中O形圈密封机理和选用 周亚东 合肥长源液压股份有限公司， 安徽 合肥， 2 3 0 0 1 1 摘要 该文对液压齿轮泵中的0形圈的密封机理进行了简要分析， 并给出0形圈选用时的一些注意事项。 关键词 液压齿轮泵； 0形圈； 密封机理 ； 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 5 0 0 7 6 0 2 Se a l i n g M e c ha n i s m a n d Us e o f O r i n g f o r Hy d r a ul i c Ge a r P ump Z HOU Y a d o n g He f e i C h a n g y u a n Hy d r a u l i c s C o ． ， L t d ． ， He f e i 2 3 0 0 1 1 ， C h i n a Abs t r a c t T h i s a r t i c l e s i mpl e a n a l y s i s s e a l i n g me c h a n i s m o f 0- r i n g wh i c h u s e d i n Hy d r a u l i c Ge a r P u mp ， a n d g i v e s S O I T I C n o t e s o f h o w t o c h o o s e O r i n g ． Ke y wo r d s h y dr a u l i c g e a r p u mp ； o r i n g ； s e a l i n g m e c h a n i s m 0 引言 液压传动是 以有压流体为工作介质进行能量转 换、 传递和控制的一种方式。液压齿轮泵是液压传动 系统中的能量转换元件， 广泛应用于工程、 矿山、 叉车 等机械中。 液压齿轮油泵动、 静态密封均常使用 动态密封有 旋转机械密封、 橡胶唇形密封； 静态密封有垫片、 O形密 封 圈和密封剂等。液压齿轮泵最常用外密封 内压 为 0形圈密封， 密封边界大多是一个平面类环形端面。 1 密封与泄漏 密封严格意义的说只是一个程度问题 ， 它永远不 是绝对的， 密封技术所能解决的问题也只是防止或减 少泄漏。从物理意义上讲 ， 并不存在绝对的密封 ， 任何 间隙， 尽管很小 ， 都允许液态分子在两个方 向上有通 收稿 日期 2 0 1 5 0 2 1 2 作者简介 周亚东 1 9 8 3 - ， 男， 安徽合肥人 ， 助理工程师 ， 学士， 研究方 向为液压产品开发与研究 。 3 提高了安全效率。采用该气动夹紧装置后， 由 于风压产生较大的夹紧力， 实现了配件的精确定位和 工艺孑 L 加工精度 ， 为车辆的安全运行起到了质量保证。 参考文献 [ 1 11 陈增瑞． 关于更换车辆心盘垫板材料的建议[ M】 ． 铁道车辆， 1 9 8 0， 1 1 ． [ 2 】 李师军． 货车心盘螺栓松动的原 因分析及改进建议[ J 】 ． 铁道 车辆， 2 0 0 4 ， 1 ． 7 6 道 ， 即 口语上 的泄漏 。液压系统 中最多的泄漏模式 是 由压力流引起的， 以滴出或流出的液体出现。 各种各样的密封系统中， 密封间隙的形式和尺寸 变化很 大 ， 密封界 面 的膜厚 范 围从 0 ． 1 m左右 到 l r n m 。在接触式密封中， 密封间隙是很小的， 密封界面 相对滑动时 ， 密封界面 的动态流体膜形成 ， 这种动态流 体膜厚通常为 0 ． 1 ～1 m， 即与密封界 面的粗糙度和不 平 度 相 当 。 由 于 油 分 子 大 小 不 大 于 l n m左 右 0 ．0 0 1 m ， 流体分子相对最薄的动态膜依然很小 ， 泄 漏也就不可避免 的存在 。 2 0形圈密封机理与选用 2 ． 1 密封机理 液压齿轮油泵 中 0形 圈封被广 泛使用 ， 材料多为 橡胶 从流体密封角度来分析密封机理时也可以称为 弹性体 ， 它具有以下的优点 ①低弹性模量E和大断 裂伸展率 1 0 0 ％或 更高 ， 即橡胶适 应性 能强 ， 初 始安 装后接触应力保持在可接受范围； ②具有接近0 ．5 的理 论极限的高泊松比 ， 反映橡胶本质不可压缩性； ③低 【 3 】 戴淑红． 货车心盘损坏的原因及改进建议 铁道机车车辆 工人， 2 0 0 3 ， 1 ． [ 4 1 张进德， 齐鹏举， 房洪璐． 锻钢心盘实验研究与开发[ J ] ． 铁道机 车车辆， 1 9 8 4 ， 4 ． [ 5 】 李伟． 货车心盘存在的问题及改进建议『 J ] ． 机械管理开发 ， 2 0 0 4 ， 5 ． [ 6 ]6 史卫． 货车心盘检修 中存在 的问题及对 策[ J 】 ． 铁道车辆 ， 2 0 0 3 ， 5 ． 【 7 ] 韩建民 ， 等． 铁路货车心盘材料的耐磨性研究『 J 1 _ 摩擦学学 报， 2 0 0 4 ， 1 ． H3 d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 5 ．2 0 1 5 剪切模量G ， 不改变体积情形下容易改变形状， 以适应 不同的腔体。 0形圈密封机理为依赖于材料的弹性和不可压缩 性以及初始过盈或预压缩的存在。在 自由状态下 ， 只 考虑压缩 ， 对称挤压 面的密封 ， 0形圈在装配人 密封槽 后， 加压前 ， 接触面产生一定的承载载荷 ； 加压后施 为 6 ， 流体压力作用于密封的暴露表面并促进 0 形圈 发生位移 ， 移 向低压侧 ， 同时弹性变形进一步加大 ， 0形 圈表面的接触应力具有近似抛物线的分布。 施加流体压力p 前 见图1 E 一 6 1 E s 6 一l ， 6 2 P 0 3 氐 初始挤压压力 得 出 E 。 6 。 1 一 4 施加流体压力p 后 见图2 E 占 0 。 一 e 8 十 p 5 6 图 1 初始 安装压力分布 图2 受压及压力分布 曲线 厂 ] 式1 6 推出 氐 l 1．P 1 一 因弹性材料是几乎不可压缩的， 也就是说， 泊松比 O ． 5 ， 即 6 P 0 p 这就意味着密封接触压力 总是比流体压力P 高 出预压缩应力的 ， 只要泊松 比保持接近0 ．5 ， 使用环 境温度高于材料的玻璃态转变温度 ， 弹性体可以看 作是表面张力极大的流体 ， 密封会 自动地适应流体压 力 的变化 。 2 ． 2 选用注意事项 1 0形 圈可能 由于热老 化或化学侵 蚀而失 去弹 性， 也可能遭受脆化 、 表面裂纹 、 膨胀或者收缩 ， 所 以0 形圈选用应注意与密封环境的相容性咨询供应商 。 2 O 形圈主要材料橡胶具有高的热膨胀性， 而其填 充剂却具有低的热膨胀性 ， 设计高温或者低温的， 需要 注意0 形圈相对凹槽的体积变化和线性过盈量的变化。 3 o 形圈在受到拉伸应力时， 如果使用环境的温 度过高， 则会产生高夫一 焦耳效应， 0 形圈更倾 向于收 缩， 易产生泄漏。 4 在滑动接 触面或表面粗糙度不好 的接 触面或 摩擦力非均匀分布的周边 ， 0形 圈可能在某一个位置滑 脱 ， 某一个位置被粘住， 产生不可控的扭转， 导致 0形 圈螺旋状裂开， 即使 0形圈不损坏也会产生泄漏。好 的解决方法有 具有抗滚动轮廓 的密封 ， 如矩形圈。 5 低温地区冬季刚启动的齿轮油泵渗漏说明密 封件的玻璃态转变温度 偏高， 高氟化合物密封件尤 为明显， 此临界温度下， 0 形圈更像是皮革而不是橡胶 ， 流体静压力不能进行传递， 导致泄漏。 6 0 形圈安装沟槽矩形面积应大于0形圈截面积 的2 5 ％ 真空密封除外 ， 应为 1 0 0 ％ ， 0形 圈装人密封沟 槽后 ， 其端 面一般受到 8 ％～3 0 ％的压缩变形 。静密封 时初始压缩量为 1 5 ％～3 0 ％， 即槽满率值应为 7 0 8 5 ％。在动密封时 液压 初始压缩量 1 0 ％一1 8 ％。需 要注意的是 ， 静密封取较大的压缩率值 ， 因为合成橡胶 在低温下要压缩 ， 所 以静密封 0形 圈的预压缩量应 考 虑补偿它的低温压缩量。 7 高压下 ， 沟槽 中 O形 圈被液体压 向非压 力侧 ， 变成近似矩形， 挤入低压端的间隙。当有压力脉动时， 0 形圈可能持续被一点点的剥离。为使挤压风险最小， 保证 主密封 面小 的间隙 ， 最好 是 0形 圈与挤压 间隙之 间装配 强度更高 的抗挤压 环 ， 俗称 “ 挡环 ” 或 “ 挡 条” 。 如 齿轮泵侧板或轴套上的内密封， 轴向间隙一定， 流 体压力较高时， 防止0 形圈挤压损坏的效果显著。 3 结论 0 形密封圈虽然不是领先性技术 ， 但却是液压齿轮 泵中关键性技术之一 ， 它决定 了液压齿轮泵的安全性 、 可靠性和耐久性。在减少泄漏、 减小磨损、 提高可靠性 和工作稳定性 、 延长使用寿命等方面的优点决定了0 形密封圈在液压齿轮泵中的不可取代的地位。 参考文献 [ 1 ] 陈奎生．液压与气压传动[ M] ． 武汉 武汉理工大学出版社， 2 0 0 1 ． [ 2 ] 海因茨 K ． 米勒． 流体密封技术[ MI ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 3 】 刘伟建． 橡胶 0形圈静密封概述『 j ] _ 液压气动与密封 ， 2 0 1 3 ， 1 1 ． [ 4 ] 雷天觉． 液压工程手册[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 0 ． [ 5 】 何存兴． 液压元件[ M 】 ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 8 2 ． [ 6 1 田伯勤． 新编机械密封实用技术手册【 M 】 ． 北京 中国知识出 版社 ， 2 0 0 5 ． 【 7 ] 日 小栗富士雄 ， 小栗达男． 机械设计禁忌手册【 M] ． 北京 机 械工业出版社 ， 1 9 9 9 ． 7 7