引言

密封裝置是保證液壓與氣壓系統(tǒng)正常工作的最基本也是最重要的裝置, 主要用來防止液體或氣體的洩漏。良好(hǎo)的密封是液壓系統能夠傳遞(dì)動力、正常(cháng)工作的保證。如果密封不(bú)好, 将會造(zào)成系(xì)統和元件的洩漏加(jiā)大, 使系統壓力和容積效率降(jiàng)低, 造成能量的損失, 嚴重時會導緻液壓系統的油液外洩污染環境, 因(yīn)此正(zhèng)确(què)地設計液壓系(xì)統的連接管接頭及油口的密封形式(shì)非常重要。

1 液壓系統密封裝置的要(yào)求

(1) 具(jù)有良好的密封性, 即(jí)有适宜的彈性, 能補償所密封表面在(zài)制造上的誤差與(yǔ)工(gōng)作中的磨損, 并随着壓(yā)力的增大自動地提高密封程度;

(2) 具有良好的穩定性, 即油液浸泡對其形狀尺寸的變化(huà)影響要小, 溫度(dù)對其彈性和硬度(dù)的(de)變化影響也要小;

(3) 摩擦力小, 運動靈活, 工作壽命長;

(4) 結構簡單, 制造、使(shǐ)用、維修(xiū)簡便。

2 密封件主要基礎(chǔ)材料

常用的液(yè)壓系統密封材(cái)料有以下(xià)幾種

(1) 丁腈橡膠(jiāo)NBR耐油(yóu)橡(xiàng)膠, 具有良好的彈性與耐磨性, 工作溫度一般為-20~100℃, 有一定的(de)強度, 摩(mó)擦系數較大。适用範圍(wéi):液壓油、脂肪油、碳氫化合物潤(rùn)滑油、動植油、水、丁(dīng)烷(wán)、壓縮氣體等;

(2) 氟(fú)橡膠FKM耐高溫, 耐油橡膠, 工作溫度一般為-15~240℃, 有一定(dìng)的強度, 摩擦系數(shù)較大。适用範圍:油料(liào)、臭氧、惡劣天氣、液壓(yā)流體、化學溶劑(jì)、不易(yì)燃的油料和化(huà)學産(chǎn)品(pǐn)等;

(3) 矽橡膠VMQ耐高、低(dī)溫且抗酸和弱堿腐蝕, 絕緣性能良好的橡膠, 工作溫度一般為(wéi)-60~250℃。适用範圍:低溫或(huò)高溫、惰性氣體、酸和弱堿、臭氧。

3 常用(yòng)液壓管接頭密封油口的類型

在工(gōng)程機械主機産品的液壓(yā)系統中常見的與管接頭相(xiàng)配合的油口有以(yǐ)下幾種類型:

3.1 公制(zhì)、美制及英制螺紋(wén)柱端帶锪孔溝槽的O形圈密封15°内(nèi)倒(dǎo)角油口結構

15°内倒(dǎo)角油口類型(xíng)在液(yè)壓管路中的泵 (執行元件) 、馬達 (動力裝置(zhì)) 的進出油口的設計方案中比較常用如圖1所示, 其螺紋(wén)形(xíng)式由泵、馬達的生(shēng)産廠(chǎng)商根據不同标準, 公制螺紋(ISO 6149-1标準(zhǔn))、美制統一螺(luó)紋 (ISO 11926-1标準) 、英制管螺紋 (JIS B2351标(biāo)準) 連接, 密封形式是采用O形圈密封。

3.2 公制、英制螺(luó)紋柱端彈性密封圈(quān)或金屬(shǔ)對金屬密封的平油口結構

這種油口在液壓管路中的閥、合流塊、泵等靜密封的進出油口的設計方案中(zhōng)常用, 如圖2所示。其加工過程相對(duì)15°内倒角油口比較簡便, 隻是加工完内(nèi)螺紋後, 再對(duì)油口(kǒu)锪平一個淺沉确(què)保管接(jiē)頭與油口密封面之間的垂直度要求, 使管接(jiē)頭(tóu)和ED墊圈與油口(kǒu)的锪(huō)平面完(wán)全貼(tiē)合, 形成密(mì)封, 減少連接面的滲漏(lòu)。

平(píng)油口的螺紋形式生産廠(chǎng)商根(gēn)據不同标準, 有公制螺紋 (GB/T 19674.1标準) 、英制(zhì)管螺(luó)紋 (ISO1179-1标準)連(lián)接, 密封形式是采用ED彈性密封圈密封, 或用管接頭(tóu)與油口之間的尖角密封。

圖2 平油口

3.3 英制錐管螺紋密封、美制NPT錐管螺紋(wén)油口結構

(1) 英制55°牙型角錐管螺紋密封油口結構:也稱用螺紋密封的油口(kǒu), 如圖3所示。這種螺紋極限尺寸及公差符合GB/T 7306規定, 與管接頭連接(jiē)時不需加填料或使用密封介質就能防止滲漏, 其中圓錐内螺紋油(yóu)和圓錐外螺紋接(jiē)頭連接可在高溫及(jí)高壓下采用;

(2) 美制60°牙型角錐管螺紋NPT密封(fēng)油口結構:如圖3所示(shì), 極限(xiàn)尺寸及公差(chà)符(fú)合GB/T 12716規定, 其主要用于(yú)燃油和潤滑油管路接頭的油口, 同時也适于高溫、高壓系統。

4 液壓(yā)系統密封(fēng)的管(guǎn)接頭及油口端選擇

4.1 外螺紋接頭配(pèi)合O形圈密封

外螺紋接頭配合(hé)O形圈密封形式(shì), 如圖4所示。O形圈裝(zhuāng)入液壓管接頭體(tǐ)後, 通(tōng)過裝配旋入油(yóu)口15°内倒角受到壓縮後變形, 适用選擇的油口如圖1所示, 在設計此O形(xíng)圈密封(fēng)的接頭與(yǔ)油口時, 表面锪平沉孔、内倒角尺寸及螺(luó)紋深度的連接配合至關重要。

1) 油口平面沉孔及15°内倒角配合(hé)要點

(1) 油口沉孔(kǒng)直徑:d2≥d7+2.2, 且d7>d5

(2) 油口沉孔深度:L3≤L5-0.5

表1 15°内倒角尺寸及配(pèi)合要點

) 15°内倒(dǎo)角與(yǔ)接頭配合要點

15°内(nèi)倒角的直徑一般(bān)小于(yú)管接頭圓台(tái)直徑, 深度一般與螺距有關, 見表1。

3) 螺紋深度配合要點(diǎn)

(1) 油口内螺紋攻(gōng)深:L4≥L6+0.5

(2) 油口加工孔鑽深(shēn):L2≥L4min+ (1.5~2) P

P———螺距(jù)

d1———螺紋直(zhí)徑規格

d2———油口锪平沉孔直徑

d5———油口15°内倒(dǎo)角的直(zhí)徑

d6———與油口配合的管接頭圓台直徑

L2———油口螺紋孔鑽深

L3———油口锪平沉孔深度

L4———油口内螺(luó)紋攻深

L5———與油口配合的管接頭六方(fāng)下端面至(zhì)圓台端面長度

L6———與油口配(pèi)合的管接頭圓台下端面至外螺紋(wén)端面(miàn)長度

4.2 外螺紋配合ED密封

外螺紋配(pèi)合ED密封形式如(rú)圖5所示, ED彈性密封圈是被廣泛應用于液(yè)壓系統(tǒng)的油口密(mì)封形式, 簡易的外形使其得(dé)以快速方便(biàn)地安裝, 與O形圈(quān)不同的是ED彈性密封圈不會(huì)在溝槽中扭曲變形。适用油(yóu)口如圖2所示:在設計(jì)此ED密封的過渡接頭與(yǔ)油口密(mì)封時(shí), 表面锪平沉孔及螺紋深度的連接配合尺寸至關重要。

圖5 外螺紋配合ED密封

1) 油(yóu)口平面沉孔配合要點

(1) 油口沉孔直徑:d4≥d7+1.1

(2) 油口沉(chén)孔深度:L1L5 min-0.5

2) 螺紋深度配合(hé)要點

(1) 油口内螺紋攻深:L2≥L6

(2) 油口加工孔鑽深:L13≥L2 min+2P

d4———油口锪平沉(chén)孔直徑(jìng)

d7———與油口配合的管接(jiē)頭圓台直徑

L1———油口锪平沉孔深度

L2———油口内(nèi)螺紋攻(gōng)深

L13———油口螺紋孔鑽深

4.3 法蘭面帶O形圈溝槽的密封

一般O形密封原理如圖6所示, O形圈裝(zhuāng)入密封槽後, 其截面受到(dào)壓縮後變形。在無壓力時(shí), 靠O形圈的彈性對接觸面産生預接觸(chù)壓力, 實現初始密封, 當密封腔充入有壓工作介質後;在壓力的(de)作用下, O形圈被擠向溝(gōu)槽的一側, 密封面上的(de)接觸壓力上升, 提高了密封效(xiào)果。在(zài)動密封中, 當壓(yā)力大(dà)于10 MPa時, O形圈就會被擠入間隙中而損壞, 為此有時需要在O形圈(quān)低壓測設置四氟乙烯(xī)或尼龍制成的擋(dǎng)圈, 如圖7所示, 其厚度為1.25~2.5 mm。雙向受高壓(yā)時, 兩側都要(yào)加擋圈, 且一般在活塞靜密封中運用較多, 而法蘭是(shì)端面密封, 不需加擋圈。

圖6 O形圈密封原理

圖7 O形圈密(mì)封擋圈設置

1) 法蘭面配合(hé)O形圈密封原理

這種密封是用分離式法蘭片(piàn)和螺栓進行壓緊實現軸(zhóu)向密(mì)封, 其密封件(jiàn)O形圈是受(shòu)介質壓(yā)力後, 實現徑向變形(xíng), 如圖8所示。在實(shí)現密封時, 根據系統介質(zhì)所産生壓(yā)力方向的不同, 有受軸向内部和外部壓力之分, 此類密封在工程機械中大多數是在液壓系統中的(de)液壓泵、馬達的進回油口(kǒu)的軸向密封形式中采用。

2) 法蘭(lán)面O形圈溝槽的設計

法蘭面(miàn)密封形式(shì)中O形圈在安裝時, 必須保證适當的預壓縮量, 過小不能密封, 過大則(zé)摩(mó)擦力增大, 且易于損壞。因此, 安(ān)裝O形圈的溝(gōu)槽的尺寸(cùn)設計(jì)和表面精度需按相關标準和(hé)手冊給出的數據嚴格保證。

(1) 軸向密封 (受内部壓力) , 壓(yā)力從内測:O形圈外徑壓縮, 如圖9的設計一般是以d9尺寸為作為選配O形圈的(de)定位尺寸, 其法蘭溝槽外徑d9基本尺寸可按下式規定: