矩形封的密封性能分析及在大型液压机主油缸密封中的应用.pdf

2 0 1 2年 5月 第 4 0卷 第 1 0期 机床与液压 MACHI NE T0OL HYDRAUL I CS Ma v 2 01 2 Vo 1 ． 40 No ． 1 0 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 1 0 ． 0 3 3 矩形封的密封性能分析及在大型液压机主油缸密封中的应用 陈就 ，唐曙光 ，黄怀纬 1 ．佛山科学技 术学院，广 东佛山 5 2 8 0 0 0； 2 ． 佛 山市英诺工业技术有限公 司，广东佛 山 5 2 8 0 0 0 摘要介绍了采用矩形封、导向带和耐磨带组合成的液压机主油缸密封结构，建立了密封元件动态泄漏的计算模型并 给出了估算公式，对矩形封的结构组成和密封原理以及它在活塞密封中的分布形式对密封性能的影响进行了分析，其结果 对液压机主油缸密封的设计具有参考和借鉴意义。 关键 词 矩形封 ；液压机 ；动态泄漏 ；密封性 能 中图分类号 T B 4 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 1 01 0 23 Re c t a ng l e S e a l i ng Pe r f o r ma n c e Ana l y s i s a nd I t s Ap pl i c a t i o n i n M a i n Cy l i nd e r Se a l o f La r g e Hy dr a u l i c Pr e s s C HE N J i u ，T A NG S h u g u a n g ，HU ANG Hu a i we i 1 ． F o s h a n U n i v e r s i t y ，F o s h a n G u a n g d o n g 5 2 8 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ． F o s h a n I n n o T e c h n o l o g y I n d u s t r i a l C o ． ，L t d ，F o s h a n G u a n g d o n g 5 2 8 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e ma i n c y l i n d e r s e al s t r u c t u r e o f h y d r a u l i c p r e s s wa s i n t r o d u c e d w h i c h wa s c o mb i n a t e d b y r e c t a n g l e s e a l i n g ，g u i d e ti n g s a n d we a r r i n g s ．A d y n a mi c l e a k a g e c a l c u l a t i o n mo d e l o f s e ali n g c o mp o n e n t s w a s e s t a b l i s h e d a n d t h e e s t i ma t i o n f o r mu l a w a s g i v e n ． T h e s t ruc t u r e c o mp o s i t i o n a n d s e a l i n g p ri n c i p l e o f t h e r e c t a n g l e s e ali n g we r e a n a l y z e d ，a s we l l a s t h e i n fl u e n c e o f i t s d i s t rib u t i o n i n t h e p i s t o n s e a l o n s e a l p e r f o rm a n c e ．T h e r e s u l t s h a v e r e f e r e n c e s i g n i f i c a n c e f o r h y d r a u l i c s e a l d e s i g n ． Ke y wo r d s Re c t a n g l e s e a l i n g ； Hy d r a u l i c p r e s s ； Dy n a mi c l e a k a g e ； S e ali n g p e rf o r ma n c e 大型液压机是金 属和非金 属材料 如金属板材 、 陶瓷等压制成型的关键生产设备，特点是主油缸 直径大，输出压制力大，液压系统在中高压、大流量 下工作。液压机连线使用时，为了满足生产节拍和压 制工艺要求，工作频率快，每分钟循环 次数可达 1 5 2 0 次 。主油缸密封元件的工况非 常恶劣 ，一旦 出 现密封失效或泄漏，造成维修停产 ，将影响生产的顺 利进行 ，造成企业经济损失 。因此 ，主油缸密封是保 证液压机工作效率和可靠性的关键因素。 目前 ，大型液压机主油缸的密封都是采用新型组 合密封元件，应用新材料和技术，由专业厂家生产， 密封的效果主要靠设计时密封元件的选型和组合以及 活塞上的密封环槽的设计、加工精度和表面质量来保 。因此 ，分析和研究主油缸密封性能对保证液压 机工作可靠性和高效率具有重要意义。 1 液压机主油缸密封结构 文 中涉及 的某大型液压机 ，主油缸直径 8 0 0 m m， 输 出压制 力 达 1 5 MN，采 用 了霞板 公 司 B U S A K S h a m b a n 密封元 件 矩 形封 格来 圈 ，与导 向带 和耐磨带一起以合理的组合构成了主油缸的密封结 构 ，如图 1 所示 。推程时 ，液压是增压后 的最大油压 P 3 0 M P a ，作用在活塞左端面，将活塞从油缸向外 推出 ，右端 回油 P 2 M P a ；回程时 ，作用在 活塞右 端面 靠 近活塞 杆端 的液 压是 液压 系统 工作 油压 P 1 5 M P a ，使活 塞 向油缸 内缩 回 ，左 端 回油 P u ，因此 ，泄漏量 总是大于零。活塞 工作一 段时间 后 ，两个矩形封 中间 区域 由于密封 泄漏 ，会产生任意 高的压力 ，反而使矩形封受到破坏，使密封效果更 差。所以，矩形封绝对不能采用两个串联使用的形 式 。 5 结束语 1 大型液压机主油缸采用 由矩 形封 和导向带 、 耐磨带合理组合成的密封结构，能获得非常好的密封 效果和可靠性。 2 矩形封的密封效果取决于密封环与主密封 界面上的预加 载荷和压力分布 ，动态的泄漏 是不 可避 免 的 ，微小泄漏对减小摩擦力 、改善密封元件的工作 条件是有益 的，而大的泄漏 是不允许 的。 3 活塞 密封 中 ，采用 一个矩 形 封足 以保 证密 封性能，若使用两个矩形封串联的形式，会使两个密 封环中间区域压力突然大幅升高，产生困油现象，使 密封件被破坏 ，反而会使密封性 能更差 。 参考文献 【 1 】 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 ． 【 2 】 赵亚波． 组合密封圈在直升机液压系统中的应用 [ J ] ． 润滑与密封 ， 2 0 0 8 ， 3 3 3 1 1 1 1 1 2 ． 【 3 】 叶子波， 黄兴． 新型双向密封件的接触变形及应力分析 [ J ] ． 润滑与密封 ， 2 0 0 7 ， 3 2 1 1 1 4 21 4 5 ． 【 4 】 特瑞堡密封选型指南[ M] ． 2 0 0 8 ． 【 5 】 张良， 夏春林． 径向单柱塞泵往复密封元件的有限元分 析[ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 1 1 ， 3 9 3 1 0 1 1 0 4 ． 【 6 】 米勒 海因茨 K ， 纳乌 伯纳德 S ． 流体密封技术 原理与应用[ M] ． 程传庆， 译． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 2 6 7 5 7 8 ． 【 7 】 谭晶， 杨卫民， 丁玉梅， 等． 滑环式组合密封件 的研究 I 方形同轴密封件 格来圈 的分析 [ J ] ． 润滑与密 封 ， 2 0 0 7 ， 3 2 1 5 35 5 ． 上接 第 1 0 1页 别向各回路供油 ，使各部件回复初始位置。 该起重机任意两个动作均可联动，联动时应控 制手柄开 口大小 ，联动 时各 动作 速度将 会有所下 降。 6 结束语 两用起重机液压系统设计合理 ，结构可靠 ，操作 方便 。经装船应用 ，证 明其液压系统性能优 越 、安 全 可靠 ，符合技术规范要求 。该设计最终通 过 了美 国船 级社 A B S 认证 。 参考文献 【 1 】张质文 ， 虞和谦， 王金诺， 等． 起重机设计手册 [ M] ． 北 京 中国铁道出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 2 】成大先． 机械设计手册 [ M] ． 北京 化学工业 出版社， 1 99 8． 【 3 】 李壮元． 液压元件与系统[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 99 9