活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈是往復運動執(zhí)行機構(gòu)中的關鍵零部件。它不僅關系到泄漏問題，而且還將影響到整個機器設備的性能與壽命。

　　活塞桿在往復運動執(zhí)行機構(gòu)中，主要承受一定的軸向力，并以一定的速度往復運動來對外作功。隨著科學技術(shù)與工業(yè)的發(fā)展，對往復運動的要求愈來愈高，特別是在高壓、高速運動的情況下，活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈問題顯得尤為重要。我們在工程設計中，多次采用了高壓、高速、低摩擦力的桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈，現(xiàn)介紹如下。 

一、常用的活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈

　　常用活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈如圖1所示，密封圈材質(zhì)與使用條件見表1。

圖1

表1　密封圈材質(zhì)與使用條件

　　由表1可以看出，常用的桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈其允許運動速度都比較低，因此廣泛用于運動速度要求不高的場合，如工程機械、冶金設備及輕工、農(nóng)業(yè)機械的液壓設備中。

二、高壓、高速、低摩擦活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈

　　隨著能源、礦山、冶金、鐵路、公路及建筑工業(yè)的發(fā)展，常常遇到高壓、高速、低摩擦活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈。它們通常被稱為“組合式密封”。如圖2和表2所示。

圖2

表2　活塞桿用密封圈

　　這種密封結(jié)構(gòu)的特點：
　?。?/span>1）為組合式密封，由O形圈產(chǎn)生預應力，對初始狀態(tài)及工作中起補償作用。
　　 (2)摩擦力小，由于填充如石墨、銅粉、碳釬維、玻釬等添加劑，降低了摩擦阻力，提高了耐磨性，其摩擦系數(shù)f<0。04。
　?。?/span>3）允許線速度高，v≤15m/s。
　?。?/span>4）耐高壓。
　?。?/span>5）泄漏小，具有泵吸功能，如圖3所示。

圖3

　?。?/span>6）活塞桿桿徑范圍大，最大桿徑1000mm。
　　圖3所示為密封件與活塞桿接觸應力分布。在高壓一側(cè)應力分布集中，壓力梯度大；而當活塞桿返回時，應力分布比較平緩，此時斯特封后部楔角的作用，由液動壓力產(chǎn)生了一個附加的返回壓力（泵吸功能）使被泄漏在間隙中的油液又被吸回工作系統(tǒng)中，從而減小了泄漏。
　　圖2中3為斯來圈與斯特封組合應用，它避免了金屬之間的接觸，提高了支承能力并能承受一定的側(cè)向力，摩擦力小，適于高壓，高速系統(tǒng)，經(jīng)試驗得到證實。

三、實例

　　對活塞桿桿徑分別為25、32、95的三種不同的缸體與活塞桿，采用了如圖2所示斯特封組合密封結(jié)構(gòu)，密封件采用美國霞板組合密封。測得數(shù)據(jù)如表3所示。

表3

　　由表3可以看出，在桿徑名義尺寸相同的情況下，活塞桿上的摩擦力與桿徑公差關系重大。盡管公差的范圍很小，但摩擦力相差一倍左右，它反應了裝配后的預緊力大小，也從另一方面說明，活塞桿的配合公差選擇是不可忽視的，應根據(jù)不同廠商的要求確定活塞桿桿徑的配合公差。
　　總之，選擇什么樣的活塞桿用密封結(jié)構(gòu)與密封圈應綜合考慮以下因素：
　?。?/span>1）活塞桿的運動速度大小；
　?。?/span>2）工作壓力的大?。?/span>
　?。?/span>3）密封圈對活塞桿配合公差及溝槽尺寸的要求；
　?。?/span>4）活塞桿的起動摩擦力大??；
　?。?/span>5）允許泄漏量；
　　（6）工作溫度；
　?。?/span>7）工作介質(zhì)粘度。

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