液压缸中密封件的失效原因分析

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第5期(总第 l 8期)2 0 0 6年 9月

流体钴动控烈F l u i d P o we r T mn s mi s s i 0 n a n d C o n t r o l

No . 5 ( S e r i a l No . 1 8 )S e p., 2 0 0 6

液压缸中密封件的失效原因分析刘旭(江苏农林职业技术学院江苏句容 2 1 2 4 0 0) 摘要：该文以 O形密封圈为例详细分析了液压缸中密封件的失效原因，并提出了相应的改进措施，从而提高液压缸的可靠性、安全性及液压缸元件的使用寿命。 关键词：液压缸； O形密封圈；密封；失效分析中图分类号： T B 4 2 文献标识码： B 文章编号： ( 2 0 0 6 ) 0 5— 0 0 5 0— 0 0 4

液压缸是液压系统中的执行元件，是将液体的压力能转换为机械能以驱动工作部件运动的装置。 液压缸发生泄漏容易造成缸爬行、研伤、环境污染以及造成不安全的隐患等问题，而密封是解决液压

缸泄漏问题最重要，最有效的手段。通过各种资料

的收集整理，并结合工作实践，总结了液压缸密封件在存放、结构设计、选型、安装和试车以及密封件的工作环境方面对密封性能的影响。(见表 1 )

表 1液压缸的密封件失效原因分析

起因存放

失效原因

产生的后果

物理破坏： 包装不好铁丝、绳子悬挂密封件

灰尘贴在密封件上或刮伤密封件密封件的断面受损影响密封效果

化学破坏： 阳光照射靠近热源的地方结 O型圈压缩率过大间隙太大密封槽太宽构密封槽太窄表面太粗糙

加速橡胶变质和尺寸的变化加速密封件老化过早磨损密封件被挤入间隙摩擦力大。易发热、损坏，爬行射流磨损密封件磨损剧烈

压力释放快、且带有空气设安装尺寸、公差不正确流速太快接触压力过高

剧烈的释压密封件预压不合适、易泄漏磨损、气蚀粘着磨损

计密封

系统散热不好管接头与压力、使用条件不符材料与介质不相溶与使用环境温度不符

系统温升大，导致密封材料老化、变硬变脆因振动或高压产生泄漏密封件过度膨胀或收缩密封件容易老化

件的选择安装和试生

材料或密封型式不合适热过载

化学损坏密封件太软安装工具不合适无引入倒角安装不当或行程太长系统无法泄漏密封边扭曲

爬行、噪声大橡胶脆化、溶化或结疤密封胀大、收缩或变硬挤入间隙、塑性变形损坏密封件以至过早发生故障密封件被微切 O形圈扭转或由于螺旋断裂而泄漏狄塞尔效应、密封件烧焦起动时泄漏

收稿日期： 2 0 0 6— 0 7— 1 5

作者简介：刘

旭，学士。

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2 0 0 6年9月

刘

旭：液压缸中密封件的失效原因分析

5 1续表 1

系统中的污染

由污染颗粒或表面裂纹引起的活塞杆缸筒内表面拉伤油中有水

密封件磨损引起泄漏，尘埃通过刮环密封进入导引件而引起功能性损害水解 (如聚氨酯)

园

系统中有固体颗粒

研磨磨损表 2压缩率参考值 0形密封圈断面直径圆柱动、静密封d o/ m m1 . 9￣ 0 . O 8 2 . 4+ 0 . o 93 . 1±O. 1

液压缸常见的密封件有 0形圈、 Y型圈、斯特

封、防尘圈等，其中 0形圈几乎是每个液压缸都必备的密封件，下面就以 0形密封圈为例并结合实际应用针对其失效原因进行详细具体的分析。

平面静密封3 0 2 927

最大%2 4 2 O2O

最小%最大% 最小%1 5 1 21 2

2 2 2 21 8

1 o形密封圈的密封原理0形密封圈是一种自动双向作用密封元件，应用于静密封时是依靠其安装后截面承受接触压缩应力而产生弹性变形；而应用于动密封时则是依靠其预压缩和加压后作用于耦合面上的接触应力，且

3 . 5+ 0 . 1 15 . 7+0. 1 4

1 71 5

98

2 622

1 8l 6

8 . 6+ 0 . 1 6

1 2

7

2 0

1 5

2 . 1 . 2拉伸率

由于 0形密封圈自身的弹性而具有磨损后自动补偿的能力 (见图 1 )。因此它能在静止或各种运动条件下使用，应用及其广泛。

将 0形密封圈安装在沟槽内时，要受到拉伸。 若拉伸的数值过大，将导致 0形密封圈断面过度减小，因为内径长度每拉伸 1%相应地使断面直径减小约 0 . 5%。 0形密封圈的内径拉伸率按以下公式计算：

拉伸率： 5= l O 0%x ( d— d o )/ d。

( b )

( C )

式中 d一活塞槽径，单位为 m m; d o - O形密封圈的断面直径，单位为 m m。 般推荐 0形密封圈的实际内径拉伸率小于一

图 1 0形圈的密封原理

2%。

2失效原因分析2 . 1设计方面

2 . 1 . 3沟槽间隙

在介质压力作用下， 0形密封圈的一部分被挤

2 . 1 . 1压缩率

压缩率￡=l O 0%x[ d o - ( h+ c )]/ d o 式中 d O形密封圈在自由状态下的断面直径， 单位为 m m; c一缸壁与活塞间隙，单位为 m m;一

入沟槽间隙内。介质压力过高，超过 0形密封圈材料机械强度极限后， 0形密封圈将被剪切撕裂，造成挤出破坏 (见图 2 )

沟槽深度，单位为 m m。0形圈的挤出 单向介质压力造成双向介质压力造成 0形圈的挤出图2 0形圈的挤出 0形圈的挤出

实例：某企业购进一台液压机压制皮革，该机安装使用不久就发生液压缸泄漏。拆开检查未发现零件有任何异常现象，更换密封件，使用一段时间后仍出现泄漏。经观察， 0形圈并未产生扭曲，断裂，老化

等现象，磨损也不严重。通过仔细测量和分析，该0 形密封圈为圆柱静密封，断面直径为 3 . 1 m m,缸壁与活塞间隙为 0 . 1 5 m m,沟槽深度为 2 . 8 r f l m,计算得压缩率为 4 . 8%,远小于正常的压缩率值范围(见表 2 )。重新选择断面直径为 3 . 5 mm的 0形密封圈，计算得压缩率为 1 5 . 7%。安装后，泄漏问题得到解决，该液压机也一直保持稳定生产。

防止间隙挤出的办法是正确选择橡胶材料的硬度及沟槽间隙 (见表 3 )。当工件压力大于 1 0 MP a时，动密封要加挡圈；当工作压力大于 3 2 MP a 时，静密封亦需要加装挡圈。2 . 1 . 4沟槽宽度

在设计时，沟槽宽度与 0形圈断面直径既不能相等，也不能不论 0形圈断面直径多大，槽宽都比 0

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海体秸动与控副表 3橡胶材料的硬度及沟槽间隙

2 0 0 6年第5期

一 (邵 6氏 0~ A 7 O型 ) (邵 7氏 0— A 8 O型 ) (邵 8氏

0￣ A 9 0型 )I \ 1 . 9 3 . 1 4 . 6 5 . 7 1 . 9 3 . 1 4 . 6 5 . 7 1 . 9 3 . 1 4 . 6 5 . 7

压\/埘 m\

力\

\

2 . 4 3 . 5

( m m 1

( m m )O . 2~ O . 2 5 0 . 1 0 . 1 5

8 . 6

2 . 4 3 . 5

( m m )

( m m )O I 2 O— O . 2 5 0 . 1 3 - 0 I 2 0O . O 8~ O . 1 1

8 . 6

2 . 4 3 . 5

( m m )

( m m )O . 2 2一 O I 2 5 0 . 2 0— 0 I 2 3O . 1 O~ O . 1 3

8 . 6

0 - 2 . 58 . O—l 6

( MP a )( MP a )

O . 1 4 - 0 . 1 7 O . O 8~ O . 1 1

O . 1 8~ O . 2 O 0 . 1 0~ 0 . 1 5O . 0 6~ O . O 8

O . 2 O~ O . 2 5 0 . 1 4 - 0 . 1 8O . O 8~ O . 1 l

2 . 5 - 8 . 0 ( MP a ) 1 6 - 3 2 ( M P a )

0 . 0 4— 0 . 0 7

O . O 7一 O . o 9

形圈断面直径大 O . 5 mm,这些都是不允许的。一般

断面直径的 1 . 3倍，如果设置有挡圈则需再加上挡圈的厚度。

推荐的 O形圈沟槽宽度见表 4,,槽宽大致为密封圈

表4 O形圈槽宽 ( m m )O形圈断面直径槽宽 …… 此处隐藏：3134字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……