活塞桿用密封結構與密封圈是往復運動執行機構中的關鍵零部件。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行機構中，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。隨著科學技術與工業的發展，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，活塞桿用密封結構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構與密封圈，現介紹如下。

1 常用的活塞桿用密封結構與密封圈

  常用活塞桿用密封結構與密封圈如圖1所示，密封圈材質與使用條件見表1。

表1 密封圈材質與使用條件序號 類型 使用條件

材質 工作溫度/℃ 允許速度

/m . s-1 工作壓力

/MPa

1 O形圈 氯丁 -30°～ 110° ≤0.5 ≤5

丁睛 -40°～ 110° ≤0.5 ≤5

氟橡膠 -40°～ 200° ≤0.5 ≤5

2 O 檔圈 氟橡膠 -40°～ 200° ≤0.5 ≤35

3 Y形 聚胺脂 -40°～ 80° ≤0.5 ≤16

丁睛 纖維 -35°～ 100° ≤1 ≤20

4 YX形 聚胺脂 -40°～ 80° ≤0.5 ≤16

丁睛 纖維 -35°～ 100° ≤1 ≤31.5

5 V形 丁睛 纖維 -35°～ 100° ≤1 ≤40


由表1可以看出，常用的桿用密封結構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、農業機械的液壓設備中。

2 高壓、高速、低摩擦活塞桿用密封結構與密封圈


  隨著能源、礦山、冶金、鐵路、公路及建筑工業的發展，常常遇到高壓、高速、低摩擦活塞桿用密封結構與密封圈。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

序號

工作條件

類型

材質

工作溫度/℃

允許速度

/m . s-1

工作壓力

/MPa

1

斯特封

填充聚四氟乙烯

-50°～ 225°

≤15

≤70

2

格來圈 填充聚四氟乙烯

-50°～ 225°

≤15

≤70

3

斯來圈 填充聚四氯乙烯

-50°～ 225°

≤15

≤70

這種密封結構的特點：

  （1）為組合式密封，由O形圈產生預應力，對初始狀態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f<0。04。

  （3）允許線速度高，v≤15m/s。

  （4）耐高壓。

  （5）泄漏小，具有泵吸功能，如圖3所示。

  

（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向力，摩擦力小，適于高壓，高速系統，經試驗得到證實。

3 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構，密封件采用美國霞板組合密封。測得數據如表3所示。

表3
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