柱塞式液压缸密封系统的分析与应用

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1、2011年第4期液压与气动45柱塞式液压缸密封系统的分析与应用杨政辉AnalysisandapplicationofplungerhydrauliccylindersealsystemYANGZheng-hui(益阳橡胶塑料机械集团有限公司，湖南益阳413000)摘要:该文以钢丝绳芯输送带平板硫化机生产线中柱塞缸密封系统设计为实例，分析了柱塞缸往复直线运动时的密封原理，说明了柱塞缸密封系统的设计要求和特点，使用中取得了不错的效果，具有一定的推广价值。关键词:柱塞液压缸;密封系统;结构分析;设计应用

2、中图分类号:TH137．5文献标识码:B文章编号:1000-4858(2011)04-0045-03前言1．2柱塞缸产生泄漏因素在钢丝绳芯输送带平板硫化机生产线中柱塞式液现有柱塞缸密封系统的结构(以直径18mm～压缸(以下简称柱塞缸)使用非常广泛，柱塞直径小到25mm为例)如图1所示。主要由柱塞、防尘圈、导18mm，大到630mm有十几种规格，柱塞缸数量也相向环、O形密封圈、柱塞座等组成。主要是依靠O形当多，比如张力站装置中就有上百个小柱塞缸，平板硫密封圈来实现系统的密封。化机主机一般也有14～16个，直径大到630mm柱塞缸。因此，柱塞缸质量的优劣直接关系到钢丝绳芯输送带平板硫化机生产线

3、的正常运行。柱塞缸常见的故障是泄漏，工作介质越过容腔边界向外界流出。这样不仅造成工作介质浪费和工作环境污染，甚至引发设备操作失灵或人身事故。以前解决这一故障是依靠定期更换密封件，但往往更换没有多久，又出现密封不好，柱塞带油现象。1．防尘圈2～3．密封圈4．导向环5．柱塞座6．柱塞缸体7．柱塞众所周知，造成泄漏的原因是多方面的，不仅涉及图1柱塞缸结构简图到密封系统的结构，而且涉及密封件材料的选取和质1)往复运动时的密封原理量、柱塞缸密封部位的加工精度、工作介质的性能等因O形密封圈在往复运动滑移面上的接触情况，如素。本文仅就柱塞缸密封系统的结构设计加以分析。图2所示。此时O形密封圈的动密封作用主要

4、还是1柱塞缸密封的分析依靠其预压缩和加压后作用于耦合面上的接触应力，1．1柱塞缸对密封材料要求且由于O形密封圈自身的弹性而具有磨损后自动补本生产线设备所处的工作环境恶劣，高压高温，温偿的能力。当用于液体介质密封时，由于液体的压力、度高达40℃左右，运行时间长，对柱塞缸密封材料提粘度及运动速度等因素的作用，沿滑移面和密封件间出了严格的要求:形成一层粘附力极强的边界层液体膜，如图2a所示。(1)材料密实，压缩性和复原性好，永久变形小;这层液体薄膜始终存在着，它亦起一定的密封作用。(2)温度适应好，高温下不软化、不分解，低温下但当滑移面向外伸出时，液体膜随之一起探出，如图不硬化，不脆裂;(3)摩擦因

5、数小，耐磨性好，抗腐蚀性能好，长期收稿日期:2010-10-20工作时其体积和硬度变化小;作者简介:杨政辉(1963—)，男，湖南益阳人，工程师，主要从(4)与密封面贴合的柔软性和弹性好。事橡胶机械产品的设计与开发工作。46液压与气动2011年第4期图2O形密封圈的动密封原理图2b所示。而当滑移面缩回时，液体膜则被密封件阻留的压力油减少和缓速，从而使第二级密封件的密封效于外侧。随着滑移面往复运动次数的增加，阻留于密果充分发挥，因此第一级密封件也常称为缓冲密封件。封件外侧的液体膜日渐增厚，最后形成液

6、滴，从滑移面第二级密封件的工作压力较低，主要是将通过第一级滴下，如图2c所示。密封的较厚的油膜减薄到指定的要求，对串联系统的2)柱塞缸柱塞带油使用情况密封起到主要的作用，常称为主密封件。柱塞带油的使用情况，是运动频率的提高、运行周应用串联密封系统，要求缓冲密封件具有单向阀期的延长，因而加速了密封系统的磨损和疲劳，且降低功能，即正向密封，反向回油，从而可以将两级密封件了其自动补偿能力，导致其使用寿命的相对缩短。基之间的压力油卸载到柱塞缸中，避免在缓冲密封件和于上述原因，工作时外露于柱塞缸的柱塞表面油膜过主密封件之间产生困压。否则，困压将会向柱塞缸内厚，加上油膜不能被全部带回液压缸内，经累积出现环

7、侧方向推挤缓冲密封件，导致缓冲密封件因承受背压，状油渍，直至流落。柱塞缸频繁工作一段时间后容易而被挤入到柱塞与柱塞座的间隙中，造成挤伤或过度产生泄漏现象。磨损而失效。在现有的密封结构中，密封设计是一类密封，即将2．2柱塞缸改造后的结构形式柱塞表面的油膜减薄到接近吸附膜的厚度，故而要求密将原有柱塞缸密封系统的结构重新设计，如图3所封唇口紧密地贴合柱塞表面，所以就造成密封系统的摩示。将两种功能不同的密