一、液压橡胶密封件(O型圈)的密封机理
密封件的密封机理涉及两个因素,一个是腔体的密封,主要是密封件外缘(静态部件)在腔体中的定位;二是密封唇口与旋转轴表面接触的动态密封,这是密封件O型圈的较重要功能。
密封件O型圈的密封唇接触区的密封机理对密封件所起的密封功能具有较其重要的意义,它取决于:密封唇的设计、弹性材料的结构、表面的粗糙度等。密封唇的径向力、密封唇的角度设计和唇尖与弹簧中心的距离设计的综合作用,产生了一种对轴面不对称分布的接触压力:在油侧压力较大并陡升增加;在空气侧压力呈小角度衰减。在过盈量(密封唇的内径在自由状态、无负荷情况下设计为比轴的直径略小)的配合下,接触压力的这种不对称分布,与旋转轴产生的圆周环形紧箍力的联合作用,导致密封唇接触区的结构特性变形。这种密封弹性体变形结构是油封试运转时形成的,对密封性能起着决定性作用。因此,密封件O型圈需要一个试运转的磨合期。螺旋线的影响加上轴的旋转,由这种变形构造产生向油侧的泵吸作用。
密封件O型圈密封唇口滑动面的摩擦特性受流体的粘度与滑动速度支配,在这个滑动面上有油膜存在。密封件O型圈与轴的相互滑动表面就在这个油膜分离的润滑状态下运动,因此保持摩擦力小,磨损少。在密封件O型圈滑动接触面上油的流动是从大气侧流向油侧又从油侧流向大气侧的循环。滑动面的润滑良好,可防止磨损的进行,由此没有泄漏。可见,对油封密封唇唇口材料,唇部形状这两个因素进行微妙控制从而影响密封件O型圈的润滑特性和密封原理,是至关重要的。
二、自封式压紧型液压密封件的简介
常用的自封式压紧型液压密封件主要是O型密封圈,圆型密封圈和方型密封圈等,它们具有结构简单、易于制造、成本低廉等优点,因此它们是液压传动系统中广泛应用的动密封元件和静密封元件。它们安装在密封槽内通常产生10~25%的径向压缩变形,并对密封表面产生较高地初始接触应力,从而阻止无压力液体的泄漏。液压缸工作时,压力液体挤压自封式压紧型液压密封件,使之进一步变形,并对密封表面产生较大的随压力液体的压力,严格地说应为压强。增高而增高的附加接触应力,并与初始接触应力一起共同阻止压力液体的泄漏。但当工作压力大于10MPa时,为了避免合成橡胶质自封式压紧型液压密封件O型密封圈的一部分被挤入密封间隙而在液压缸往复运动中被切掉而造成泄漏,须在合成橡胶质自封式压紧型液压密封件O型密封圈的受压侧各设置一合成树脂挡圈,如尼龙挡圈、聚甲醛挡圈和填充聚四氟乙烯挡圈。由于合成橡胶质自封式压紧型液压密封件O型圈工作时具有较大的压缩变形,因此其静摩擦阻力特别大,通常为其动摩擦阻力的两倍多。如此大的静摩擦阻力在一些低压液压传动系统中势必造成低压爬行及操作困难等不良现象,这正是自封式压紧型液压密封件很小单独用作动密封件的原因。