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Y形橡胶密封圈结构设计

时间:2019-10-28342 次浏览

信息摘要:Y形橡胶密封圈密封性能良好、具有高的耐磨、耐油、耐压和结构简单等优点,可以满足各类液压设备的密封性能要求。

随着液压技术的发展,要求密封元件的密封性能必须可靠。过去由于密封元件不过关,出现了漏油、漏气和漏水问题。为彻底解决“三漏”问题,大家从1972年开始对聚氨酯Y型密封圈作了系统的研究。从十几毫米的小直径到900毫米的大直径、从低温-28℃到+37℃(油温为40~50℃)、从低压4kgf/cm?到高压360kgf/cm?和超高压500~750kgf/cm?等条件下都进行了大量的试验验证与试用工作。实践证明,该橡胶密封圈密封性能良好、具有高的耐磨、耐油、耐压和结构简单等优点,可以满足各类液压设备的密封性能要求,多年来该橡胶密封圈已深受用户欢迎,得到广泛应用。

本文在此基础上,运用大量的试验与试用数据,对Y形密封圈的结构设计、安装沟槽的尺寸设计、模具设计和先进的聚氨酯材料进行分析论述。该密封圈已被批准纳入标谁系列,并分别制订了行业标准,部标准和国家标准。

1、密封机理

Y形橡胶密封圈是唇形密封元件,依靠唇部与被密封面紧密接触而起到密封作用。这种密封圈的突出优点是密封性能好,摩擦阻力小。形状根据使用要求可分为等边与不等边的、宽断面与窄断面的。可以用于低压与高压设备和水压与气动设备的往复活塞或活塞杆的密封。现例举不等唇边Y形圈叙述其密封机理。

如图1(a)(b)的Y形橡胶密封圈结构为长、短唇的,分别为轴用密封圈和孔用密封圈。图1(c)(d)的Y形圈的长唇边紧紧贴合在密封圈沟槽内侧面,作静密封用。短唇与轴、孔面紧紧贴合,产生适当的接触应力,因唇口过盈量产生的抱紧力具有良好的自封性。在往复运动中由于外加压力,使短唇压缩而产生滑动摩擦,形成很窄的密封带起着动密封作用。

QQ截图20191028112754.jpg

2、Y形橡胶密封圈的主要结构尺寸参数设计

(1)压缩量

压缩量是橡胶密封圈装在轴、孔之间的过盈量,使轴、孔面间产生足够的接触应力来实现密封。故压缩量是密封圈最主要的参数。

设计压缩量要考虑的问题如下:

(a)由于橡胶密封圈的外力压缩而产生滑动摩擦阻力,所以压缩量应尽量设计小些。

(b)因橡胶密封圈的压缩量与压缩变形有关,要求密封圈压缩变形应尽量小。

(c)橡胶密封圈应尽量选取小的压缩量,但又不宜过小。当过小时,由于安装过程轴、孔偏心较大,会出现局部压缩不够而产生泄漏;当过大时,由于摩擦阻力加大,密封圈唇边与轴、孔间产生焦耳热效应,而易磨损老化,加速了密封圈的应力松弛,丧失弹性,造成泄漏和安装困难。

(d)压缩量的合理设计需通过试验验证和现场的使用实践,既要保证轴、孔必要的密封性、又要考虑到弹性、冷蠕动性和间隙。

压缩量的计算:

QQ截图20191028112818.jpg

(e)气动密封压缩量之设计值为油压密封圈压缩量的二分之一。因为气体是低压,在保证密封性能的前题下压缩量越小越好。

(2)橡胶密封圈各部位的结构尺寸设计

(a)密封唇角设计,为使动唇角在工作时产生第二个压力峰,则密封唇角在15°~30°时密封性能更佳,如图2。

(b)设计Y形橡胶密封圈标准系列时,各断面的滑动面和非滑动面要保持相似形,就能保证同样的密封性能,如图3。设计大小断面Y形圈a=20°,a?=15°,求出a、a?、c、c?,得出大小断面系列的相似形。按公式

QQ截图20191028112848.jpg

QQ截图20191028112905.jpg

(c)Y形密封圈根部为直角,没有倒角,根部不易产生第二个压力峰,使得根部不易啃损。

(d)Y形橡胶密封圈的断面b系列设计值为:3、4、5、7.5、10、12.5、15、20。

(e)Y形密封圈的高度设计值H,按轻型、中型、重型三个Y形系列,分别为H轻=2b、H中<2b、H≤14b。

(f)Y形橡胶密封圈标准系列为:直径和断面系列值设计均按ISO标准,国家液压缸活塞和杆径系列标准,并参考国外技术资料和考虑现有密封系列的继承性而选择,详见表2。

QQ截图20191028112927.jpg


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