韓天寶

(山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司,山東泰安 271612)

液壓缸密封系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

韓天寶

(山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司,山東泰安 271612)

液壓缸作為液壓系統(tǒng)中的重要?jiǎng)恿?zhí)行元件,能夠有效、充分將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文提出了一種適合各種工況,能夠有效提高液壓缸使用壽命的密封系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),包括液壓缸活塞與缸體之間、活塞桿與缸蓋之間密封方式。該種設(shè)計(jì)形式下的液壓缸摩擦阻力小、密封性能好、活塞桿的劃傷幾率小、液壓缸壽命長。

液壓缸 活塞桿 活塞 密封 優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 液壓缸簡介

液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)(或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng))的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比;液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩沖裝置與排氣裝置視具體應(yīng)用場合而定，其他裝置則必不可少。其基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 問題的提出

圖1:液壓缸基本結(jié)構(gòu)圖

傳統(tǒng)的液壓缸設(shè)計(jì)思路，在保證一定的加工精度、裝配水平的條件下，均可滿足一般工況的使用。但在使用環(huán)境惡劣，尤其是粉塵濃度大、環(huán)境溫度高、負(fù)載較大的條件下，液壓缸的損壞形式一般有兩種，其一為液壓缸密封直接損壞，導(dǎo)致液壓缸漏油(內(nèi)泄、外泄)不能繼續(xù)使用;其二為活塞桿劃傷，進(jìn)一步導(dǎo)致密封損壞液壓缸漏油。可見密封系統(tǒng)是液壓缸質(zhì)量的關(guān)鍵，因此對(duì)液壓缸密封系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)勢在必行。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)思路

加強(qiáng)密封圈的剛度及強(qiáng)度，增強(qiáng)液壓缸缸體與活塞之間、活塞桿與缸蓋之間的密封、導(dǎo)向和潤滑能力，從而減小密封圈在受力的情況下，達(dá)到變形小、與缸體、活塞、活塞桿的基礎(chǔ)面積最大化的目的。密封方式及結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2:密封方式示意圖

4 具體實(shí)施方案

(1)密封圈的選型：對(duì)液壓缸密封系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高密封系統(tǒng)的使用壽命，密封圈的選型為基礎(chǔ)。我們選用密封圈的宗旨為：保證密封功能穩(wěn)定性及可靠性;與液壓流體的互溶性好;抗機(jī)械磨損性能強(qiáng);摩擦系數(shù)低，彈性性能好。

(2)密封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：液壓缸密封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是重中之重，結(jié)構(gòu)直接決定使用效果，根據(jù)不同的使用工況有著與之最合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的搭配?，F(xiàn)以粉塵濃度大作為工況舉例。粉塵濃度大時(shí)，隨著液壓缸上線時(shí)間的延長，堆積在活塞桿與缸體之間的雜質(zhì)就會(huì)越多，雜質(zhì)跟隨活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，多少會(huì)擠在密封圈和缸體內(nèi)壁及密封槽內(nèi)。此種條件下會(huì)對(duì)活塞桿造成額外損傷，從而對(duì)密封圈造成損壞。解決該種問題的方式為：在最外側(cè)的O型密封圈以外，再設(shè)計(jì)一道防塵密封圈，一般密封槽的寬度在2mm左右，不易過寬。這樣就會(huì)將環(huán)境中的雜質(zhì)阻擋在液壓密封圈以外，起到保護(hù)作用。

(3)密封圈的安裝：由于O形圈彈性較大，安裝比較容易;而耐磨環(huán)彈性較差，如果直接安裝則活塞的各臺(tái)階、溝槽容易劃傷其密封表面，影響密封效果。為保證耐磨環(huán)安裝時(shí)不被損壞，應(yīng)采取一定的安裝措施。耐磨環(huán)主要由填充聚四氟乙烯(PTFE)材料制成，具有耐腐蝕的特性，熱膨脹系數(shù)較大，故安裝前先將其在100℃的油液中浸泡20min，使其逐漸變軟，然后將其裝入活塞的溝槽中。一般情況來講，密封裝配采用間隙配合。

5 結(jié)語

通過對(duì)液壓缸密封系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以延長液壓缸使用壽命，改善使用效果。

[1]臧克江.液壓缸.化學(xué)工業(yè)出版社,2011.02.

[2]許賢良.液壓缸及其設(shè)計(jì).國防工業(yè)出版社,2011.08.