液压橡胶密封件的使用性能和密封机理

　　液压橡胶密封件可以提高产品性能与效率，防止空气和污染物进入系统和元件内部造成油液污染以及液体泄漏，是机械产品的基础元件，被广泛应用于各种工业领域。在这里，本文将着重介绍液压橡胶密封件的使用性能和密封机理。

　　液压橡胶密封件的使用性能

　　液压橡胶密封件的使用必须满足以下性能：

　　使用寿命长。液压橡胶密封件应具有良好的弹性、耐热性、耐寒性、耐压性、耐磨性及一定的物理机械强度等，并且拥有良好的使用寿命。

　　良好的相容性。液压橡胶密封件因其长期浸泡在液压油中，所以极易溶胀、溶解或脆化变硬等，使之丧失密封作用。因此液压密封件对液压油必须具有良好的相容性。

　　液压橡胶密封件的泄漏量必须极小，具有良好的密封作用。并且，液压橡胶密封件能随液压油的压力增高而自动提高其密封作用，即使在高压及高温等恶劣工作环境下，液压橡胶密封件的泄漏量也不能有明显的增加。

　　价格低廉。液压橡胶密封件除了应易于制造和安装、其相应的密封槽易于加工制造、对密封表面的加工精度等要求又较低之外，其价格也必须低廉，满足用户大量长期的使用。

　　摩擦阻力小。为避免或减少液压设备产生低压爬行等不良现象，液压橡胶密封件必须具有较低的静摩擦阻力和动摩擦阻力，并且其摩擦系数应非常稳定。

　　综上所述， 对液压橡胶密封件的基本要求是：使用寿命长、良好的相容性、密封性好、安全可靠、并力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉。尤其，大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标准化、系列化。

　　液压橡胶密封件的密封机理

　　密封的分类

　　密封从专业角度可分为静密封和动密封两大类。

　　静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。如果根据工作压力，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软、宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬、接触宽度很窄的金属垫片。

　　动密封分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作用相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。

　　密封机理

　　密封件的密封机理涉及两个因素，一是腔体的密封，主要指密封件外缘(静态部件)在腔体中的定位;二是密封唇口与旋转轴表面接触的动态密封，这是密封件最重要的功能。

　　腔体的密封

　　密封件的外缘为保证密封件在腔体的静态密封和孔内的稳固定位，并易于装配，一般为橡胶材质包覆金属骨架，以便把橡胶弹性体的可靠静态密封能力和金属骨架支持定位的优点结合为一体。另外，其外缘设计有倒角，以便于装配。还有密封件在外缘上设计沟槽以增加附着力，避免密封件后退和歪斜的危险，同时也加大了压配合公差，可提高密封件静态密封的可靠性。外缘设计为金属外骨架的密封件适用于要求在腔体中安装特别牢固和精确的场合，要注意的是当密封件座孔内表面糙时应当涂覆密封胶，在密封座处可以使用密封剂。

　　密封唇口与旋转轴表面接触的动态密封

　　密封件的密封唇接触区的密封机理对密封件所起的密封功能具有极其重要的意义，它取决于密封唇的设计、弹性材料的结构、轴表面的粗糙度等。密封唇的径向力、密封唇的角度设计和唇尖与弹簧中心的距离设计的综合作用，产生了一种对轴面不对称分布的接触压力：在油侧压力最大并陡升增加、在空气侧压力呈小角度衰减。在过盈量(密封唇的内径在自由状态、无负荷情况下设计为比轴的直径略小)的配合下，接触压力的这种不对称分布，与旋转轴产生的圆周环形紧箍力的联合作用，导致密封唇接触区的结构特性变形。这种密封弹性体变形结构是油封试运转时形成的，对密封性能起着决定性作用(因此，密封件需要一个试运转的磨合期)。螺旋线的影响加上轴的旋转，由这种变形构造产生向油侧的泵吸作用。

　　密封件密封唇口滑动面的摩擦特性受流体的黏度与滑动速度支配，在这个滑动面上有油膜存在。密封件与轴的相互滑动表面就在这个油膜分离的润滑状态下运动，因此保持摩擦力小，磨损少。在密封件滑动接触面上油的流动是从大气侧流向油侧又从油侧流向大气侧的循环。滑动面的润滑良好，可防止磨损的进行，由此没有泄漏。所以说，对油封密封唇唇口材料，唇部形状这两个因素进行微妙控制从而影响密封件的润滑特性和密封原理，是至关重要的。

　　自封式压紧型液压密封件

　　常用的自封式压紧型液压密封件主要是O型密封圈，圆型密封圈和方形密封圈等，它们具有结构简单、易于制造、成本低廉等优点，因此它们是液压传动系统中广泛应用的动密封元件和静密封元件。它们安装在密封槽内通常产生10%~25%的径向压缩变形，并对密封表面产生较高地初始接触应力，从而阻止无压力液体的泄漏。液压缸工作时，压力液体挤压自封式压紧型液压密封件，使之进一步变形，并对密封表面产生较大的随压力液体的压力，严格地说应为压强。随之增高的附加接触应力，与初始接触应力一起共同阻止压力液体的泄漏。但当工作压力大于10 MPa时，为了避免合成橡胶质自封式压紧型液压密封件的一部分被挤入密封间隙而在液压缸往复运动中被切掉而造成泄漏，须在合成橡胶质自封式压紧型液压密封件的受压侧各设置一个合成树脂挡圈，如尼龙挡圈、聚甲醛挡圈和填充聚四氟乙烯挡圈。由于合成橡胶质自封式压紧型液压密封件工作时具有较大的压缩变形，因此其静摩擦阻力特别大，通常为其动摩擦阻力的两倍多。如此大的静摩擦阻力在一些低压液压传动系统中势必造成低压爬行及操作困难等不良现象，这正是自封式压紧型液压密封件很少单独用作动密封件的原因。