选择密封元件

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密封元件控制着系统中两个压力区之间的流体行为，用于防止流体从一个区域流向另一个区域。在泵或压缩机的帮助下，当压力流体作用于某个区域时，就会产生力。例如，考虑到液压缸或气压缸，工作是通过棉棒的伸出或进入来实现的。利用液压流体的不可压缩性原理，可以获得很高的动力。与液压系统相比，气动系统的功率较低。根据使用目的，密封元件可分为静态和动态两大类。

静态密封

密封是在两个固定不动的表面之间进行的。在许多应用中，法兰密封件、管道连接件、阀板密封件可视为液压缸中棉棒压盖与孔之间或活塞头与棉棒之间的静态密封元件。在静态应用中，金属部件相互接触。必须注意表面粗糙度值、平整度和表面质量等细节。否则，可能会出现发汗形式的泄漏。

动态密封

是指密封元件在至少一个运动面上进行密封，可以是直线运动，也可以是旋转运动。也有同时进行旋转和直线运动的系统。最常见的动态密封件类型有活塞密封件、棉棒密封件、旋转轴密封件等。动态密封元件在工作过程中会形成一层薄油膜。在这层油膜和密封元件工作的表面之间，摩擦会减小，温度不会升高，从而延长了密封元件的使用寿命。这层油膜可降低温度，防止温度升高，延长运行寿命。密封元件的设计和生产就是根据这一原理进行的。当油膜变厚，液体从系统中流出时，表示系统中出现泄漏，这表明密封件已经退化。在动态应用中，金属部件相互接触；有必要注意表面粗糙度值等细节，建议符合目录中给出的值。

动态-线性

动态-旋转

静态

如图 3.10 所示（XT200 无压接触法向应力），密封元件在其凹槽中，当在 "Y "轴上带预紧力工作时，其高度设计为低于凹槽高度。因此，压力流体可以很容易地注入密封元件的凹槽中。

下图所示为用于棉棒压盖的螺母环形式产品的接触点。在被称为螺母环的唇形设计中，液体充满产品的 "V "形槽，使唇形槽向两个方向打开。因此，在动态和静态工作面上都能提供接触（密封）。

活塞密封元件的外表面动态执行密封功能，另一方面，棉棒密封元件的内表面动态执行密封功能。凹槽中接触的其他表面则执行静态密封功能。适用于矩形槽型的密封元件，最好具有较大的横截面，将是动态应用的理想选择。

此外，在选择截面时还应考虑密封材料和安装条件。

唇式（螺母环）密封元件

螺母环密封元件是应用最广泛的设计产品。在液压缸中，螺母环密封元件可对活塞头和杆压盖进行动态密封，也可对盖板进行静态密封。由于其几何结构，它们可以在低压和高压下被加压流体快速激活。唇形密封件的几何形状对摩擦和泄漏量有直接影响。因此，有不同的几何形状可供选择，如直切、角切和半径型唇形几何形状。从泄漏量的角度来看，角切几何形状的唇缘油膜最薄，直切几何形状的唇缘油膜最薄。最厚的油膜形成于半径几何形状的唇边。考虑到摩擦力，油膜越薄，摩擦力越大，这一点不容忽视。因此，在气动系统中更倾向于使用具有半径唇形几何形状的密封元件，而在液压系统中更倾向于使用具有角切削几何形状的密封元件。

XT200-接触法向应力
(安装 - 无压)

XT200-接触法向应力（欠压）

按横截面划分的螺母类型

长而薄
横截面

理想横截面

根据唇缘几何形状划分的螺母类型

半径几何角切割几何形状直切几何形状

不断发展的液压系统要求苛刻的工作条件和较高的系统要求。由不同材料和不同设计制成的密封元件被用于这些系统中。
在由两种不同材料组成的密封元件中，与弹性体（聚四氟乙烯、聚氨酯等）相比，具有高机械性能（拉伸强度、断裂伸长率、耐磨性等）和低压缩永久变形性能的材料通过接触孔或杆表面提供密封件。
密封环必须安装弹性体或弹簧，以便在不同压力值下完成密封任务，并在任何情况下都能保持表面接触。这样，通过在密封环上产生持续的推动力，就能实现适当的密封。在环型热塑性产品中，池中使用弹性体（O 形圈等）的设计在低压和可变压力下效果非常好，但会导致摩擦值和温度升高。因此，如果系统具有高速度或高频率，使用聚四氟乙烯装配的产品将是减少摩擦的合适解决方案。此外，在弹性体材料无法抵御的流体类型、无润滑性能的流体、化学品、低压运行系统和弹性体耐低温性等风险情况下，也可使用弹簧密封件。

在旋转系统中，密封件还可用于聚四氟乙烯 + 弹性体、聚四氟乙烯 + 不锈钢弹簧或 TPE + 弹性体环的设计中。根据所选弹簧类型的不同，聚四氟乙烯产品的预紧力也有所不同。如需更多详细信息，请联系我们的销售部门。

使用弹性材料的密封设计

K17 有限元分析--非加压接触应力

聚四氟乙烯密封元件与不锈钢弹簧组合在一起

液压缸中使用的密封元件具有不同的功能，由不同的设计和材料制成。动态和静态密封元件装配到系统中时，其上会留有一定的预紧力。液压缸中使用的密封元件的功能类型如下图所示。因此，在选择最合适的密封结构时应考虑以下因素

在选择密封元件时要考虑应用。否则，雨刷和导向环等元件的错误选择将影响系统中主要密封元件的性能，并可能造成金属表面（孔、杆）的损坏和泄漏。总之，建议在系统设计中根据工作条件谨慎选择所有密封元件。

动态密封元件
动态密封元件是在直线或旋转系统中工作的密封元件。它们通过在活塞杆压盖一侧刮擦活塞杆表面和在活塞头一侧刮擦活塞杆内孔表面来提供运动密封件。此外，动态密封元件还可用作静态密封（在停止和锁定时刻）。

静态密封元件静态密封元件位于活塞压盖和缸孔之间，或根据设计，位于气缸后盖上，用于防止活塞头和棉棒之间的内部泄漏。此外，盖密封件和法兰密封元件也是静态密封的例子。

棉棒密封元件
杆密封元件位于棉棒压盖上，通过刮擦棉棒实现密封。它们通过将液压油保持在油缸中来提供静态（锁定）和动态密封。通过在棉棒上形成油膜，可使密封元件以低摩擦方式工作，并防止热量增加。

活塞密封元件
它们防止液压油通过接触孔表面而流向另一侧。它们在保持油缸位置方面也起着重要作用，尤其是在静态停止时（锁定期间）。

缓冲密封元件
缓冲密封环可保护棉棒密封元件免受瞬时高冲击压力的影响。因此，它们有助于延长棉棒密封件的工作寿命并提高其性能。此外，它们还能防止长期混入油中的异物颗粒到达杆密封件。

雨刷/刮水器雨刷/刮片用于防止灰尘、泥浆、水等外来颗粒从外部进入气缸。雨刷/刮水器有多种类型，由不同的材料和设计制成，可防止粘附在棉棒表面的外来颗粒进入系统。

指导要素导向元件可防止气缸内金属与金属之间的接触。它们可承受借助气缸进行操作（提升负荷、加压等）时产生的轴向负荷。通过确保气缸同心运行，它们可以防止密封元件在载荷作用下被挤压，从而创造一个安全的操作环境。它们通常由高强度复合材料制成，在负载作用下变形和尺寸损失较小。
注：导向元件在系统中不起到密封元件的作用。它们的几何形状为切割和螺旋通道，以便流体通过。

备用环根据密封元件的材料和设计，在一定压力值要求的密封间隙中工作。备用环是用于尽量减小密封元件后面留下的密封间隙（动态或静态）和防止高压下挤出的元件。备用环也可以由许多不同的几何形状（如矩形、螺旋形和三角形设计）和不同的材料制成。

密封元件使用的高性能和长期使用取决于系统中的条件。正确选择密封件可以延长机器的维护周期，同时减少停机时间和备件成本。因此，在选择密封元件之前，必须正确确定以下信息。

压力
系统中的工作压力、压力骤变和冲击对密封元件的选择有重要影响。特别是在高压系统中，挤压间隙值变得更为关键。如果挤压间隙无法减小，则应首选带备用环的产品。在液压系统中，如果温度可能升至 60 °C 以上，压力可能超过 250 bar，则应选择挤压强度高的材料和设计合理的产品。压力对密封元件的负面影响可表现为导致材料挤压，其结果是变形或泄漏。在低压情况下，建议选用硬度较低的螺母型密封元件。

温度
最低和最高工作温度以及这些温度的影响时间非常重要。油液温度是液压缸的另一个重要因素。

然而，由于温度对密封元件的压力影响，密封元件可以达到更高的温度值。温度会严重影响密封元件的耐磨性、耐挤压性、耐化学性和压缩永久变形性能。

特别是在高温条件下（60 ° C 及以上），即使在低压条件下，也可能导致用低硬度材料生产的密封元件挤出、快速腐蚀和材料晶粒结构退化。在负温度值下，用不适合低温工作条件的材料生产的密封元件可能会出现收缩、硬化和失去预紧力等对密封性能产生不利影响的变化。
因此，在选择密封元件时应注意产品目录中给出的温度值。

流体类型（介质）
选择适合密封元件所接触的液体或气体流体类型的密封元件对系统的寿命和性能非常重要。建议使用具有高润滑性能的流体，以减少系统磨损，并获得安静和较长的使用寿命。流体还可能与密封元件相互作用，导致密封元件体积膨胀和收缩、尺寸增大和减小，或使密封元件的化学结构恶化。如需使用特殊流体，请联系我们的销售部门。

样品油类型矿物油（HLP）、水基不燃油（HFA、HFB、HFC）、防火油（HFD-U）。

速度油缸中的最大和最小工作速度以及工作频率是对系统有重要影响的一些数值。一般来说，液压系统的线速度在 0.5 m/s 及以下。在高速运转的系统中，密封元件与表面接触的区域会出现高于系统温度的温度。如果不能降低该温度，将导致密封元件快速老化、尺寸减小和材料性能下降、磨损和泄漏。在这种情况下，从系统性能方面考虑，选择聚四氟乙烯材料制成的密封元件将是合适的。

液压缸尺寸密封元件槽尺寸、内孔和杆直径及其公差、工作表面粗糙度、气缸冲程是设计和生产阶段应考虑的数值。在设计气缸时，应考虑到壁厚较薄的内孔可能会膨胀而失去尺寸稳定性，直径较小的长棉棒可能会在载荷作用下弯曲。在安装密封元件之前，应检查这些元件在沟槽中的尺寸公差，检查其加工、珩磨和研磨后的表面质量。设计时必须考虑倒角尺寸、横截面和直径比，这些将在安装部分提及。

运行环境气缸的工作频率、运行过程中是否有停顿、外部污染、高低温度值、角度、水平和垂直运行类型以及气缸的连接点等都是影响许多数值的部分因素。
注：此外，密封性能取决于许多因素。应综合考虑安装、操作类型和沟槽表面、工作压力、温度、流体、振动、进入系统的污染量等。
产品目录中给出的数值为一般数值，如有特殊需求（过载、侵蚀性或食品应用流体等），您可以从我们的销售部门获得支持，并为您的系统找到最合适的解决方案。