机械设计中密封件的选型–功能，应用及失效的因素

密封件的定义：

密封件是一种防止油从液压元件泄漏，并保护系统免受灰尘和污垢的侵害。机械密封是一种通过防止泄漏将系统或机构连接在一起的装置、起密封作用的元件。

密封件导致机油泄漏造成的不良影响：

1,液压回路效率损失。

2,造成动力损失。

3,有时由于泄漏会导致设备温度上升。

4,液压油价格昂贵，因此泄漏时会有经济损失

5,如果泄漏的油滴在发热的部件上，则可能会引起火灾。

密封件分类：

一般液压回路中使用的密封类型为静态密封和动态密封

静态密封：

在配合部件之间使用的彼此不相对运动的密封称为静态密封。这些密封件被压缩在两个刚性连接的零件之间。由于拧紧螺栓时施加的压力，这些密封件形成了防漏接头。在压力下，密封材料流动并填充表面不规则处，从而使接头防漏。静态密封通常可称为垫圈。根据工作原理，静密封又可以分为法兰连接垫片密封、自紧密封、研合面密封、O型环密封、胶圈密封、填料密封、螺纹连接垫片密封、螺纹连接密封、承插连接密封、密封胶密封。

动态密封：

彼此相对运动的配合部分之间的密封称为动态密封。当配合部分之一与密封件摩擦时，这些密封件会受到磨损。这些密封件可防止运动部件周围泄漏。例如 活塞环，旋转轴和往复轴上的O形圈。

动态密封的类型

1）接触式

2）非接触式

3 ）无轴封

4）组合式密封

根据密封程度类型：

1.强制密封：当需要密封以实现100％防漏且不允许有油泄漏时。

2.非强制性密封：允许密封时，微量漏油可润滑滑阀和阀门的运动部件。

基于形状的密封件分类：

a）'O'形密封圈

b）'V'形密封圈

c）U型密封圈

d）T形密封圈

e）杯形密封圈

F）Y型密封圈

O型圈密封圈：

该图显示了“ O”形密封圈。这些是带有“ O”形圆形横截面的最常见和最简单的密封。因此，所谓的O形圈既可以用作静态密封，也可以用作动态密封。O形圈使用的材料是合成橡胶，并通过其ID / OD进行指定。圆形横截面为正密封。O形圈配有背环，下图描绘了通过使用带有备用环的“ O”形圈来密封气缸和活塞。

过使用带有支撑环的O形圈来密封气缸和活塞

V型密封圈：

V型密封圈也称为唇形密封圈。它通常用于液压系统。这些密封件可分装使用，以方便组装和特定尺寸。它的横截面类似于字母“ V”。如图所示，在最末端有公母适配器。在V型密封圈之间可以组装。

V型密封圈

T形密封圈：

普通的T型密封圈更多适用于作轻载旋转密封，但更经常用于带档圈的T型密封圈。当受压变形的时候，截面（断面）得到充分支撑。

T形密封圈

T形密封圈

，能适应高压而不发生挤出，同时仍有很大面积与沟槽接触，以保持稳定。与此同时，摩擦接触面积很小，因此摩擦力与O型密封圈

相当。与橡胶T型密封圈合用的挡圈最 好是螺旋缠绕的，在压力变化的时候，要能随T型密封圈的变形而涨大和缩小。

杯型密封圈:

杯型密封圈

这些密封件最常与活塞一起使用，如图示。这些密封件可以承受高达700 bar的更高压力。这些密封件使用的材料是聚氨酯或皮革。对于低压应用，使用氯丁橡胶。

Y型密封圈:

Y型密封圈的截面呈Y形，是一种典型的唇形密封圈。广泛应用于往复动密封装置中，其使用寿命高于O型密封圈。Y型密封圈的适用工作压力不大于40MPa，工作温度为-30~80℃。具有良好的表面结构，在金属表面滑动时可保持良好 的润滑，降低摩擦和磨耗，提高使用性能。

Y型圈的分类：轴用Y型圈、孔用Y型圈、孔轴双用Y型圈

适用工况： 往复运动

每种类型的密封件的功能：

1）正向密封不允许泄漏，而非正向密封则允许少量内部泄漏。

2）'O'形圈是静态密封件，在高压下可提供非常有效的密封。

3）四环密封非常通用，既可以用作静态密封，也可以用于旋转和往复运动。

4）V型填料密封件能够承受几乎所有压力。

5）Y型密封圈用于各种动态密封,如活塞与缸筒、活塞杆与活塞盖等。

6）杯装密封件专门用于密封高低活塞压力液压和气动应用。

7）复合密封件是多种类型的组合，并且可以用于特殊应用的成套形式提供。

机械设计中密封件的选型–功能，类型，应用及失效的因素

选择密封件要考虑的因素：

1）系统中使用的流体类型

2）工作条件下系统的最高温度

3）预期的功能可靠性

4）密封成本

5）系统的工作压力

6）环境条件

油封的目的。

1 ）防止机油泄漏

2）保持压力

3）防止系统中的污染物

4）延长系统的使用寿命

5）延长组件的功能可靠性

密封件的一般功能

1）停止漏油。

2）保持压力

3）防止系统中的污染。

4）延长组件的功能可靠性。

5）延长系统的使用寿命。

密封失效的原因：

1）密封材料与油不相容。

2）执行器的低速运行

3）如果密封件安装不正确，则可能导致密封件故障。

4）高温的机油会烧毁密封件。

5）如果密封过度挤压，则可能会失效。

使用密封件要考虑的因素

1.轴速

轴的最大允许速度取决于轴的光洁度，跳动，轴承座孔和轴的同心度，被密封的流体的类型以及油封材料的类型。

2.温度

安装密封件的机构的温度范围不得超过密封件弹性体的温度范围。

3.压力

大多数传统的油封只能承受非常低的压力（约8 psi或更低）。如果存在或预期会有额外的内部压力，则必须释放压力。

4.轴硬度

洛氏硬度（RC）为30或更高的轴可望获得更长的密封寿命。当暴露于磨料污染时，硬度应提高到RC 60。

5.轴表面光洁度

最佳的轴表面光洁度可获得最有效的密封。密封效率受精加工标记和螺旋导线方向的影响。使用具有同心（无螺旋引线）光洁度标

记的抛光或磨光轴可获得最佳密封效果。如果必须使用带有螺旋光洁度导线的轴，则当轴旋转时，它们应朝向流体。

6.同心度

当孔和轴中心未对准时，密封寿命将缩短，因为磨损将集中在密封唇的一侧。

7.轴孔公差

紧密的轴和孔公差时，可获得最佳的密封性能。其他因素包括轴的偏心距，末端间隙和振动。

8.跳动

跳动必须保持在最低水平。旋转中心的运动通常是由轴承摆动或轴鞭打引起的。当加上未对准时，这个问题变得更加复杂。与普遍的看法和常规做法相反，挠性联轴器的安装不能校正或补偿未对准。

9.润滑剂

当用具有适当粘度且与密封唇弹性体材料兼容的油连续润滑时，密封的性能会更好，更长。不应忽视密封件不兼容的问题，尤其是与某些添加剂和某些合成润滑剂的不兼容性。

密封件失效的原因：

一、

（a）间隙过大：运动部件之间的间隙过大会导致O形圈和其他环伸出，并降低密封性能。

（b）流体温度：流体的高工作温度可能会导致密封件磨损。

（c）零件损坏或磨损：导致密封件安装不当。

（d）密封材料和油的不相容性：如果根据油的类型选择了不正确的油。

（e）过多的侧向负载/过载： 这会导致活塞杆摆动并移动密封件。

（f）振动：是由于轴弯曲，叶片断裂，轴承未对准或损坏，联轴器损坏等引起的。

二、安装不当是造成液压密封失效的主要原因。

密封件安装过程中要注意的重要事项

（1）清洁度；

（2）保护密封件免受划伤和割伤；

（2）适当润滑

2.液压系统污染是造成液压密封失效的另一个主要因素。

3.密封材料的化学破坏。

密封件常应用在：液压泵，液压马达，液压执行器，阀门，过滤器，储油罐

密封材料：

液压系统中使用的两种密封材料。

1）金属密封状铝合金。

2）非金属密封状合成橡胶。