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    液壓油缸如何選擇合適的密封圈?- 惠諾進口油封
    來源:   發布時間:2021-02-19 22:35
    理解密封的性能并不難,即有效防止泄漏和污染。但是在特定工況下如何有效地做到這一點,卻是另外一回事。
    要成功地在液壓油缸中實現密封,需要平衡各相關因素之間的微妙關系,而這些因素影響著動態應用中的密封效果。它們包括:潤滑和配合表面、 設計因素——如形狀,材料和工藝以及環境因素——如壓力,溫度,時間,動力學和裝配。
    ? 成功第一步
    了解潤滑的作用是在動態系統中實現成功密封的第一步。 完全潤滑的系統會發生油膜泄漏,但同時會減少摩擦,從而相應減少密封件磨損。 相反,在欠缺潤滑的系統中,油膜減少,但摩擦和磨損相應增加。
    ? 成功第二步
    隨著流體壓力增加,密封性能趨于完善。 由于密封表面的系統壓力軸向壓縮密封,將密封件更緊密地壓入溝槽中,使得密封件與溝槽的金屬面更加貼合。 如果密封件設計正確,隨著系統壓力的增加,密封力和效率也會增加。
    ?  成功第三步
    密封件耐擠出性是第三個關鍵因素。 動態系統中的密封件必須能夠抵抗由密封件的壓力側和非壓力側之間的壓力差引起的剪切力。 剪切力會把密封件推入相鄰溝槽金屬面之間的間隙,并且密封的材料和幾何形狀必須足夠堅固以抵抗破損。
    一、活塞桿用密封圈
    在重載應用中,單個密封元件無法確保零泄漏和長期使用壽命。由于液壓油缸的活塞桿直接曝露于外界環境中,因此預防泄露至關重要。
    解決方案是串聯系統。該系統中的每個密封件都有其特定的功能,并且要保證每個元件間的相互作用最終能形成一個高性能的密封系統。
    液壓油缸如何選擇合適的密封圈?- 惠諾進口油封(圖1)
    上圖為活塞桿有效密封系統示意圖(包括串聯耐磨環,橡膠施力雙作用防塵密封,單作用O形圈施力桿密封
     
    串聯密封系統這里推薦兩種主要配置。第一種是單向聚四氟乙烯滑動密封作為第一道密封,帶有單向聚四氟乙烯或聚氨酯滑動密封作為第二道密封。它能夠允許一層薄油膜通過第一道密封,同時具有杰出的泵回吸能力??蓪崿F零泄漏,低摩擦,減少磨損。另外,上面提及的第二道密封件具有優異的滑動性能和最大耐磨性。
    第二種配置是Buffer Seal,其具有集成擋圈和作為第二道密封的聚氨酯U形圈。比第一種更具成本效益,并且可滿足系統所需要的高耐磨性或壓力變化。升級以后的 Buffer Seal也可為U形圈提供潤滑,避免干摩擦運行。
    二、活塞桿用防塵密封圈
    造成密封件和其他部件失效的最常見原因是液壓油污染。建議在動態密封系統中使用O形圈施力的防塵圈和雙唇聚氨酯防塵圈,可根據污染物類型以及整個系統的防摩擦和減少爬行現象的要求進行選擇。
    O形圈施力防塵圈由聚四氟乙烯或其它熱塑性材料制成,并在溝槽中安裝有彈性O形圈。O形圈可以使密封唇口和滑動面之間保證足夠壓力,補償了活塞桿與導向套之間的偏移,可有效地刮塵 - 甚至是粘附牢固的污垢。
    雙唇聚氨酯防塵圈優于傳統的彈性體防塵圈,防塵唇的設計可有效去除污垢,同時保留正確工作所需的油膜。向內的密封唇口在低壓下可承擔密封功能,并且通過防塵圈和溝槽之間的緊徑向力配合實現靜態密封。
    三、活塞密封圈
    選擇活塞密封件應基于其耐磨性、間隙擠出性、與液壓油的兼容性、工作溫度、滑動能力和安裝難易程度。配合面也是一個關鍵考慮因素 - 應該遵守規定的限值,因為它們會對活塞密封件的使用壽命產生極大影響。
    對于動態活塞系統,建議使用三種類型的雙向滑動密封件:帶有改良橫截面的聚四氟乙烯或聚氨酯密封件,或含集成彈性體元件的聚四氟乙烯基材密封件。選擇何種密封件取決于密封的介質和系統所需的摩擦性能。
    ⊙聚四氟乙烯滑動密封件非常適用于低摩擦且無爬行或存在較大間隙的應用。
    帶有集成彈性體元件的聚四氟乙烯滑動密封件非常適用于需要進行隔離不同介質或嚴格控制泄漏的情況。
    聚氨酯滑動密封件具有高耐磨性,非常適合竄漏嚴重的情況。
    當需要防止泄漏的串聯密封時,可以在雙向密封件的一側或兩側(取決于壓力的方向或變化)添加單向滑動密封件或聚氨酯U形圈,以進一步防止泄漏并確保介質分離。
    四、耐磨環
    耐磨環在油缸中,可吸收側向載荷,同時防止金屬之間的接觸。與傳統金屬耐磨環相比,非金屬耐磨環具有如下明顯優勢: 非金屬耐磨環具有更長的使用壽命,更高的承載能力,更低的摩擦力和良好的防塵效果;同時還可以抑制機械振動以降低噪音,并且具有成本效益。
    PTFE類耐磨環推薦用于低徑向力的中低負載應用。PTFE環的低摩擦力可在低速下平穩運行,無爬行運動。在需要高耐磨和良好減震的應用中推薦使用該產品。 
    玻纖填充的尼龍耐磨環推薦用于中載或重載徑向力應用,在高溫下具有高抗壓強度且易于安裝在桿或溝槽中。
    織物增強型復合耐磨環是具有高徑向力重載應用的最佳選擇,可更好地分攤高徑向力,具有優秀的滑動和避免干摩擦性能,良好的刮塵效果和高耐磨性。
    五、高壓油缸
    角部增強密封件具有優秀的耐擠出性,是高壓應用(最高可達15,000 psi)的理想選擇。角部增強密封件包含由聚醚醚酮(PEEK)或聚甲醛制成的擋圈。使用角部增強密封件比沒有使用角部增強的密封件,對應的硬件間隙大50%~100%。
    液壓油缸如何選擇合適的密封圈?- 惠諾進口油封(圖2)
    角部加強密封件在高壓應用中運行良好
    聚四氟乙烯和聚氨酯密封件都可角部增強,用于單向密封和雙向密封。在有些單向密封中為了防止背壓擠壞密封件,可通過類似的特殊設計,防止密封件在溝槽中翻轉。
    六、配合面的處理和涂層
    許多設計工程師都意識到配合面的光潔度對密封功能的重要性。配合面的光潔度可極大地影響:
    摩擦和生熱 - 硬件表面越粗糙,產生的摩擦和熱量就越大。
    磨損 - 粗糙表面會導致更多磨損,高硬度表面也易導致更多磨損。
    密封能力 – 一般情況下,表面越粗糙,密封能力越差。
    長期維護成本 - 現場故障和維修費用昂貴,因此耐用,高性能的密封件最終可以節省成本。
    液壓油缸如何選擇合適的密封圈?- 惠諾進口油封(圖3)
    最佳表面微觀形狀應該包含一些小的凹陷但避免大量的集中凸起。凹陷處保留足夠的油膜,以減少摩擦和磨損; 而集中的表面凸起易導致密封件過度磨損。
    在中等速度和壓力下,滑動密封件可以很好地配合未鍍覆的表面,但是在高速和高壓往復式應用中建議使用更硬的表面。金屬越軟,密封件就越有可能在運行期間拋光其配合表面。相反,較硬的表面會加速密封件的磨損。因此,優化密封型材,以保持足夠的油薄膜。此外,有些密封材料中含有更堅固的填料,例如銅或PEEK,可在磨合期承受更硬的表面。
    液壓油缸如何選擇合適的密封圈?- 惠諾進口油封(圖4)
    在初始啟動或試運行期間,接觸面上的集中凸起會被破壞。
    一旦接觸面上的集中凸起被破壞并且硬件和密封件達到平衡狀態,則磨合期結束。因此通過精確控制表面輪廓可盡可能地縮短磨合期,特別是在較硬的配合表面上。這將確保系統從一開始就盡可能高效地運行,并有助于延長密封使用壽命。
    未來趨勢
    值得關注的一個重要趨勢是避免在液壓系統中使用鍍鉻部件。鉻仍然是行業內最常用的電鍍,但六價鉻已被確定為致癌物質,而鍍鉻的過程會產生有毒廢物。隨著對鍍鉻化學品和相關廢棄物的新規定頒布,更環保的電鍍將會受到歡迎。
    對于密封制造廠商來說,了解常用材料與新鍍層之間的相互作用至關重要。密封件制造商需要評估不同電鍍類型對摩擦,磨損和一般密封性的影響,并對現有密封件進行調整或開發新材料以確保新系統的高性能和長耐磨損性。

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