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活塞杆用密封结构与密封圈是往复运动执行机构中的关键零部件。它不仅关系到泄漏问题，而且还将影响到整个机器设备的性能与寿命。


　　活塞杆在往复运动执行机构中，主要承受一定的轴向力，并以一定的速度往复运动来对外作功。随着科学技术与工业的发展，对往复运动的要求愈来愈高，特别是在高压、高速运动的情况下，活塞杆用密封结构与密封圈问题显得尤为重要。我们在工程设计中，多次采用了高压、高速、低摩擦力的杆用密封结构与密封圈，现介绍如下。

1　常用的活塞杆用密封结构与密封圈

　　常用活塞杆用密封结构与密封圈如图1所示，密封圈材质与使用条件见表1。

表1　密封圈材质与使用条件序号 类型 使用条件

材质 工作温度/℃ 允许速度

/m . s-1 工作压力

/MPa

1 O形圈 氯丁 -30°～ 110° ≤0.5 ≤5

丁睛 -40°～ 110° ≤0.5 ≤5

氟橡胶 -40°～ 200° ≤0.5 ≤5

2 O 档圈 氟橡胶 -40°～ 200° ≤0.5 ≤35

3 Y形 聚胺脂 -40°～ 80° ≤0.5 ≤16

丁睛 纤维 -35°～ 100° ≤1 ≤20

4 YX形 聚胺脂 -40°～ 80° ≤0.5 ≤16

丁睛 纤维 -35°～ 100° ≤1 ≤31.5

5 V形 丁睛 纤维 -35°～ 100° ≤1 ≤40


由表1可以看出，常用的杆用密封结构与密封圈其允许运动速度都比较低，因此广泛用于运动速度要求不高的场合，如工程机械、冶金设备及轻工、农业机械的液压设备中。

2　高压、高速、低摩擦活塞杆用密封结构与密封圈


　　随着能源、矿山、冶金、铁路、公路及建筑工业的发展，常常遇到高压、高速、低摩擦活塞杆用密封结构与密封圈。它们通常被称为“组合式密封”。如图2和表2所示。

图2

表2　活塞杆用密封圈

序号

工作条件

类型

材质

工作温度/℃

允许速度

/m . s-1

工作压力

/MPa

1

斯特封

填充聚四氟乙烯

-50°～ 225°

≤15

≤70

2

格来圈 填充聚四氟乙烯

-50°～ 225°

≤15

≤70

3

斯来圈 填充聚四氯乙烯

-50°～ 225°

≤15

≤70

这种密封结构的特点：

　　（1）为组合式密封，由O形圈产生预应力，对初始状态及工作中起补偿作用。


　　(2)摩擦力小，由于填充如石墨、铜粉、碳钎维、玻钎等添加剂，降低了摩擦阻力，提高了**性，其摩擦系数f<0。04。

　　（3）允许线速度高，v≤15m/s。

　　（4）耐高压。

　　（5）泄漏小，具有泵吸功能，如图3所示。

　　

（6）活塞杆杆径范围大，较大杆径1000mm。


　　图3所示为密封件与活塞杆接触应力分布。在高压一侧应力分布集中，压力梯度大；而当活塞杆返回时，应力分布比较平缓，此时斯特封后部楔角?的作用，由液动压力产生了一个附加的返回压力（泵吸功能）使被泄漏在间隙中的油液又被吸回工作系统中，从而减小了泄漏。


　　图2中3为斯来圈与斯特封组合应用，它避免了金属之间的接触，提高了支承能力并能承受一定的侧向力，摩擦力小，适于高压，高速系统，经试验得到证实。

3　实例


　　对活塞杆杆径分别为25、32、95的三种不同的缸体与活塞杆，采用了如图2所示斯特封组合密封结构，密封件采用美国霞板组合密封。测得数据如表3所示。

表3

杆径 杆径公差 试验压力/MPa 泄漏 零压下静磨擦力

(四道密封)/N

25  20 0 ≤320

≤180

32  20 0 ≤430

≤300

95  20 0 ≤32000

≤1800