引言

密(mi)封裝置是保證(zhèng)液壓與氣壓系(xì)統正常工作的(de)最基本也是🏃最(zuì)重要的裝置, 主(zhu)要用來防止液(yè)體或氣體的洩(xiè)漏。良好的密封(feng)是液壓系統能(neng)夠傳遞動力、正(zheng)常工作的保證(zheng)。如果🐅密封不好(hao), 将會造成系統(tong)和元件的洩漏(lou)加大, 使系統壓(yā)力和容積效率(lǜ)降低, 造☔成能量(liang)的損失, 嚴重時(shi)會導緻液壓系(xi)統的油液外洩(xiè)污染環境, 因此(ci)正确地設計🏃🏻液(yè)壓系統的連接(jiē)管接頭及油❗口(kǒu)的密封形式📐非(fēi)常重要。

1 液壓系(xì)統密封裝置的(de)要求

(1) 具有良好(hao)的密封性, 即有(yǒu)适宜的彈性, 能(neng)補償所密封表(biǎo)面在制🍓造上的(de)誤差與工作中(zhong)的磨損, 并随着(zhe)壓力的增大自(zi)動地👌提高密封(feng)程度;

(2) 具有良好(hǎo)的穩定性, 即油(you)液浸泡對其形(xíng)狀尺寸的變化(huà)💃🏻影響要小, 溫度(du)對其彈性和硬(ying)度的變化影響(xiǎng)🈚也要小;

(3) 摩擦力(lì)小, 運動靈活, 工(gong)作壽命長;

(4) 結構(gou)簡單, 制造、使用(yòng)、維修簡便。

2 密封(fēng)件主要基礎材(cái)料

常用的液壓(ya)系統密封材料(liào)有以下幾種

(1) 丁(dīng)腈橡膠NBR耐油橡(xiang)膠, 具有良好的(de)彈性與耐磨性(xìng), 工作溫🐇度一般(bān)為-20~100℃, 有一定的強(qiang)度, 摩擦系數較(jiao)大。适用範圍:液(ye)壓油、脂肪油、碳(tan)氫化合物潤滑(huá)油、動植油、水、丁(dīng)烷、壓縮氣體等(děng);

(2) 氟橡膠FKM耐高溫(wen), 耐油橡膠, 工作(zuò)溫度一般為-15~240℃, 有(yǒu)一定的🔞強度, 摩(mo)擦系數較大。适(shi)用範圍:油料、臭(chou)氧、惡劣天氣、液(yè)壓流體、化學溶(róng)劑、不易燃的油(yóu)料和化學産品(pǐn)等;

(3) 矽橡膠VMQ耐高(gāo)、低溫且抗酸和(he)弱堿腐蝕, 絕緣(yuán)性能良好✂️的💜橡(xiàng)膠, 工作溫度一(yī)般為-60~250℃。适用範圍(wei):低溫或高溫、惰(duo)性氣體、酸和👌弱(ruo)堿、臭氧。

3 常用液(yè)壓管接頭密封(feng)油口的類型

在(zai)工程機械主機(jī)産品的液壓系(xì)統中常見的與(yu)管接🧡頭相配👌合(hé)🌈的油口有以下(xia)幾種類型:

3.1 公制(zhi)、美制及英制螺(luo)紋柱端帶锪孔(kǒng)溝槽的O形圈密(mì)⭐封15°内倒角油口(kǒu)結構

15°内倒角油(yóu)口類型在液壓(ya)管路中的泵 (執(zhí)行元件) 、馬達 (動(dong)力裝‼️置) 的進出(chu)油口的設計方(fāng)案中比較常用(yong)如圖🔞1所示, 其螺(luo)紋形式由泵、馬(mǎ)達的生産廠商(shāng)根據不同标準(zhun), 公制螺紋(ISO 6149-1标準(zhǔn))、美制統一螺🤟紋(wén) (ISO 11926-1标準) 、英制管螺(luó)紋 (JIS B2351标準) 連接, 密(mì)封形式是采用(yong)O形圈密封。

3.2 公制(zhì)、英制螺紋柱端(duān)彈性密封圈或(huò)金屬對金屬密(mi)封的平油口💘結(jie)構

這種油口在(zài)液壓管路中的(de)閥、合流塊、泵等(děng)靜密封的進♈出(chu)油口的設計方(fang)案中常用, 如圖(tú)2所示。其加工過(guò)程相對15°内倒角(jiao)油口比較簡便(biàn), 隻是加工完内(nèi)螺紋後, 再對油(yóu)口锪平一個淺(qiǎn)沉确保管接頭(tóu)與油口密封面(mian)之間的垂直度(du)要求, 使管接頭(tou)和🛀ED墊圈與油口(kǒu)的锪平面完全(quán)貼合, 形成密封(feng), 減少連接面的(de)滲漏。

平油口的(de)螺紋形式生産(chǎn)廠商根據不同(tóng)标準, 有公制螺(luo)紋 (GB/T 19674.1标準) 、英制管(guan)螺紋 (ISO1179-1标準)連接(jie), 密封形式是采(cai)用ED彈性密封圈(quān)密封🛀🏻, 或用管接(jiē)頭與油口之間(jiān)的尖角密封。

圖(tú)2 平油口

3.3 英制錐(zhui)管螺紋密封、美(mei)制NPT錐管螺紋油(you)口結構

(1) 英制55°牙(ya)型角錐管螺紋(wén)密封油口結構(gou):也稱用螺紋密(mi)封🌈的油口, 如圖(tú)3所示。這種螺紋(wén)極限尺寸及公(gōng)差符合GB/T 7306規定, 與(yǔ)管📐接頭💜連接時(shi)不需加填料或(huò)使用密封介質(zhì)就能防止滲漏(lòu), 其中圓錐内螺(luó)紋油和圓錐外(wài)螺紋接頭連接(jie)可在高溫及♋高(gāo)壓下采用;

(2) 美制(zhì)60°牙型角錐管螺(luo)紋NPT密封油口結(jie)構:如圖3所示, 極(jí)限尺寸及公差(chà)符合GB/T 12716規定, 其主(zhǔ)要用于燃油和(he)潤滑油管路接(jie)頭的油口, 同時(shi)也适于高溫、高(gāo)壓系統。

4 液壓系(xì)統密封的管接(jie)頭及油口端選(xuan)擇

4.1 外螺紋接頭(tou)配合O形圈密封(fēng)

外螺紋接頭配(pei)合O形圈密封形(xing)式, 如圖4所示。O形(xíng)圈裝入液壓管(guan)接頭體後, 通過(guò)裝配旋入油口(kou)15°内倒角受到壓(ya)縮後變形, 适用(yòng)選擇的油口如(rú)圖1所示, 在設計(jì)此O形圈密封的(de)接頭與油口時(shí), 表面锪平沉孔(kong)、内倒角尺寸及(ji)✊螺紋深度的連(lian)接配🥰合至關重(zhòng)要。

1) 油口平面沉(chen)孔及15°内倒角配(pei)合要點

(1) 油口沉(chén)孔直徑:d2≥d7+2.2, 且d7>d5

(2) 油口(kou)沉孔深度:L3≤L5-0.5

表1 15°内(nei)倒角尺寸及配(pei)合要點

) 15°内倒角(jiǎo)與接頭配合要(yao)點

15°内倒角的直(zhí)徑一般小于管(guan)接頭圓台直徑(jìng), 深度一般與螺(luó)距有關, 見表1。

3) 螺(luo)紋深度配合要(yào)點

(1) 油口内螺紋(wen)攻深:L4≥L6+0.5

(2) 油口加工(gong)孔鑽深:L2≥L4min+ (1.5~2) P

P———螺距

d1———螺(luo)紋直徑規格

d2———油(yóu)口锪平沉孔直(zhí)徑

d5———油口15°内倒角(jiǎo)的直徑

d6———與油口(kou)配合的管接頭(tóu)圓台直徑

L2———油口(kǒu)螺紋孔鑽深

L3———油(you)口锪平沉孔深(shēn)度

L4———油口内螺紋(wen)攻深

L5———與油口配(pei)合的管接頭六(liù)方下端面至圓(yuán)台端面長度

L6———與(yǔ)油口配合的管(guan)接頭圓台下端(duān)面至外螺紋端(duan)面長度

4.2 外螺紋(wen)配合ED密封

外螺(luó)紋配合ED密封形(xing)式如圖5所示, ED彈(dan)性密封圈是被(bèi)廣泛應💯用于💛液(ye)壓系統的油口(kou)密封形式, 簡易(yi)的外形使💜其得(dé)以快☔速方便地(di)安裝, 與O形圈不(bú)同的是ED彈性密(mi)封圈不會在溝(gou)槽中扭曲變形(xíng)。适用油口如圖(tu)2所示:在設計此(ci)ED密封的過渡接(jiē)頭與油口密封(feng)時, 表㊙️面锪平沉(chén)孔及螺紋深度(du)的連接配合尺(chi)寸至關重要。

圖(tu)5 外螺紋配合ED密(mì)封

1) 油口平面沉(chen)孔配合要點

(1) 油(you)口沉孔直徑:d4≥d7+1.1

(2) 油(yóu)口沉孔深度:L1L5 min-0.5

2) 螺(luo)紋深度配合要(yào)點

(1) 油口内螺紋(wén)攻深:L2≥L6

(2) 油口加工(gong)孔鑽深:L13≥L2 min+2P

d4———油口锪(huo)平沉孔直徑

d7———與(yǔ)油口配合的管(guan)接頭圓台直徑(jìng)

L1———油口锪平沉孔(kǒng)深度

L2———油口内螺(luo)紋攻深

L13———油口螺(luó)紋孔鑽深

4.3 法蘭(lan)面帶O形圈溝槽(cao)的密封

一般O形(xing)密封原理如圖(tú)6所示, O形圈裝入(rù)密封槽後, 其截(jié)面受到😍壓縮後(hòu)變形。在無壓力(li)時, 靠O形圈的彈(dàn)性對接觸面産(chǎn)生預接✍️觸壓⛱️力(li), 實現初始密封(fēng), 當密封腔充入(rù)有壓工作介質(zhì)後;在壓☔力的作(zuo)用下, O形圈被擠(jǐ)向溝槽的一側(cè), 密封面上的接(jie)觸壓力上升, 提(ti)高了密封效果(guo)。在動密封中, 當(dāng)壓力大于10 MPa時, O形(xíng)圈就會🌈被擠入(ru)間隙中而損壞(huai), 為此有🐉時需要(yao)在O形圈低壓測(ce)設置四🎯氟乙烯(xī)❌或尼龍制成的(de)擋圈, 如圖7所示(shì), 其厚✉️度為1.25~2.5 mm。雙向(xiàng)受高壓🎯時, 兩側(cè)都要加擋圈㊙️, 且(qie)一般在活塞靜(jìng)密封中運用較(jiào)多, 而法蘭是端(duān)面密封, 不需加(jia)擋圈。

圖6 O形圈密(mì)封原理

圖7 O形圈(quan)密封擋圈設置(zhi)

1) 法蘭面配合O形(xing)圈密封原理

這(zhe)種密封是用分(fen)離式法蘭片和(he)螺栓進行壓緊(jǐn)實現軸向密封(feng), 其密封件O形圈(quān)是受介質壓力(li)後, 實現徑向變(biàn)形, 如圖🈲8所示。在(zài)實現密封時, 根(gēn)據系統介質所(suo)産生壓力方向(xiang)的不同, 有受軸(zhóu)向内部和外部(bù)壓力之分, 此類(lei)密封在工程機(ji)械中大多數是(shi)在液壓系統中(zhōng)的液壓泵、馬達(dá)的進回油口的(de)軸向密封形式(shì)中采用。

2) 法蘭面(miàn)O形圈溝槽的設(shè)計

法蘭面密封(fēng)形式中O形圈在(zai)安裝時, 必須保(bao)證适當的預壓(ya)縮量, 過小不能(neng)密封, 過大則摩(mó)擦力增大, 且易(yì)于損壞。因此, 安(an)裝O形圈😘的溝槽(cáo)的尺寸設計和(he)表面精度需按(an)相關标準和手(shou)冊🔞給出的數據(ju)嚴格保證。

(1) 軸向(xiàng)密封 (受内部壓(ya)力) , 壓力從内測(cè):O形圈外徑壓縮(suo), 如圖✌️9的🏃‍♂️設計一(yī)般是以d9尺寸為(wéi)作為選配O形圈(quan)的定位尺寸, 其(qi)🈲法蘭溝槽外徑(jing)d9基本尺寸可按(àn)下式規定: