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        Y形橡膠密封圈結構設計

        時間:2019-10-28476 次瀏覽

        信息摘要:Y形橡膠密封圈密封性能良好、具有高的耐磨、耐油、耐壓和結構簡單等優點,可以滿足各類液壓設備的密封性能要求。

        隨著液壓技術的發展,要求密封元件的密封性能必須可靠。過去由于密封元件不過關,出現了漏油、漏氣和漏水問題。為徹底解決“三漏”問題,我們從1972年開始對聚氨酯Y型密封圈作了系統的研究。從十幾毫米的小直徑到900毫米的大直徑、從低溫-28℃到+37℃(油溫為40~50℃)、從低壓4kgf/cm2到高壓360kgf/cm2和超高壓500~750kgf/cm2等條件下都進行了大量的試驗驗證與試用工作。實踐證明,該橡膠密封圈密封性能良好、具有高的耐磨、耐油、耐壓和結構簡單等優點,可以滿足各類液壓設備的密封性能要求,多年來該橡膠密封圈已深受用戶歡迎,得到廣泛應用。

        本文在此基礎上,運用大量的試驗與試用數據,對Y形密封圈的結構設計、安裝溝槽的尺寸設計、模具設計和先進的聚氨酯材料進行分析論述。該密封圈已被批準納入標誰系列,并分別制訂了行業標準,部標準和國家標準。

        1、密封機理

        Y形橡膠密封圈是唇形密封元件,依靠唇部與被密封面緊密接觸而起到密封作用。這種密封圈的突出優點是密封性能好,摩擦阻力小。形狀根據使用要求可分為等邊與不等邊的、寬斷面與窄斷面的??梢杂糜诘蛪号c高壓設備和水壓與氣動設備的往復活塞或活塞桿的密封?,F例舉不等唇邊Y形圈敘述其密封機理。

        如圖1(a)(b)的Y形橡膠密封圈結構為長、短唇的,分別為軸用密封圈和孔用密封圈。圖1(c)(d)的Y形圈的長唇邊緊緊貼合在密封圈溝槽內側面,作靜密封用。短唇與軸、孔面緊緊貼合,產生適當的接觸應力,因唇口過盈量產生的抱緊力具有良好的自封性。在往復運動中由于外加壓力,使短唇壓縮而產生滑動摩擦,形成很窄的密封帶起著動密封作用。

        QQ截圖20191028112754.jpg

        2、Y形橡膠密封圈的主要結構尺寸參數設計

        (1)壓縮量

        壓縮量是橡膠密封圈裝在軸、孔之間的過盈量,使軸、孔面間產生足夠的接觸應力來實現密封。故壓縮量是密封圈最主要的參數。

        設計壓縮量要考慮的問題如下:

        (a)由于橡膠密封圈的外力壓縮而產生滑動摩擦阻力,所以壓縮量應盡量設計小些。

        (b)因橡膠密封圈的壓縮量與壓縮變形有關,要求密封圈壓縮變形應盡量小。

        (c)橡膠密封圈應盡量選取小的壓縮量,但又不宜過小。當過小時,由于安裝過程軸、孔偏心較大,會出現局部壓縮不夠而產生泄漏;當過大時,由于摩擦阻力加大,密封圈唇邊與軸、孔間產生焦耳熱效應,而易磨損老化,加速了密封圈的應力松弛,喪失彈性,造成泄漏和安裝困難。

        (d)壓縮量的合理設計需通過試驗驗證和現場的使用實踐,既要保證軸、孔必要的密封性、又要考慮到彈性、冷蠕動性和間隙。

        壓縮量的計算:

        QQ截圖20191028112818.jpg

        (e)氣動密封壓縮量之設計值為油壓密封圈壓縮量的二分之一。因為氣體是低壓,在保證密封性能的前題下壓縮量越小越好。

        (2)橡膠密封圈各部位的結構尺寸設計

        (a)密封唇角設計,為使動唇角在工作時產生第二個壓力峰,則密封唇角在15°~30°時密封性能更佳,如圖2。

        (b)設計Y形橡膠密封圈標準系列時,各斷面的滑動面和非滑動面要保持相似形,就能保證同樣的密封性能,如圖3。設計大小斷面Y形圈a=20°,a?=15°,求出a、a?、c、c?,得出大小斷面系列的相似形。按公式

        QQ截圖20191028112848.jpg

        QQ截圖20191028112905.jpg

        (c)Y形密封圈根部為直角,沒有倒角,根部不易產生第二個壓力峰,使得根部不易啃損。

        (d)Y形橡膠密封圈的斷面b系列設計值為:3、4、5、7.5、10、12.5、15、20。

        (e)Y形密封圈的高度設計值H,按輕型、中型、重型三個Y形系列,分別為H輕=2b、H中<2b、H≤14b。

        (f)Y形橡膠密封圈標準系列為:直徑和斷面系列值設計均按ISO標準,國家液壓缸活塞和桿徑系列標準,并參考國外技術資料和考慮現有密封系列的繼承性而選擇,詳見表2。

        QQ截圖20191028112927.jpg


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