密封性能的思路和方法稿件.doc

提高机械产品密封性能的思路和方法 一拖（洛阳）工程机械有限公司 王铭奎 邢鹏飞 王 霞 摘要 分析阐明了机械产品密封机理，指出了提高机械产品密封性能的措施及研究方向。对机械产品的密封设计和制造具有指导意义。 关键词：密封 泄漏 泄漏间隙 密封性能是评价机械产品质量的一个重要指标，提高密封性能对于防止“三漏”（油、水、气）、保证安全运行、提高主机可靠性和效率、节约能源、保护环境都具有重大意义，在强调经济和社会持续发展的21世纪，这一指标在机械产品中的重要性尤为突出。世界各国均重视密封技术的研究和应用。 密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏，以及外界杂质如灰尘、水分等侵入的一门技术。研究密封技术要从理解密封的机理着手，理解密封的机理可以从剖析密封的对象—泄漏着眼。 通过密封的物质传递称为泄漏[2]，造成泄漏的原因可概括为两个：一个是密封面上有间隙、另一个是密封两侧有压力差或浓度差。显然，消除（或减轻）任一因素均可阻止（或减少）泄漏，也即实现了密封。在机械产品密封中，间隙因素对密封的性能有着最本质的影响。 追溯间隙因素的形成原因：一方面是由制造误差形成的，另一方面则是密封失效所致。制造误差包括机械产品零件密封结构制造误差、密封装配误差、密封件制造误差；密封失效包括机械产品零件密封结构失效（如变形、裂纹、磨损等）和密封介质（象密封件、密封胶等）失效。 多年的工作实践和综合分析研究表明：设计和生产标准化程度都已很高的密封件的制造误差发生的机率很低，而密封胶又具有很强的可塑性，解决密封介质失效问题必须改进密封介质的原材料性能，提高密封介质的原材料抗老化能力；导致间隙形成的主要原因是密封结构设计不合理、机械产品密封结构加工误差、装配误差，因此，提高机械产品密封性能可以从增强密封介质的原材料性能、密封设计技术革新和机械产品密封结构制造质量（密封结构加工、产品装配）控制三个途径着手去解决。 密封设计技术持续革新 可靠的密封设计技术是获得可靠密封性能的前提。密封技术设计主要是密封结构设计。 通常的机械产品密封技术设计是根据个人经验和机械设计手册上有关密封设计资料选用的。由于密封件的标准化，往往在设计过程中先根据工况即工作温度、工作压力、运动速度、流体介质选用相适应的密封件。然后再根据密封件的结构形状设计机械产品上的密封结构。 事实上普通技术资料象《机械设计手册》等所能提供的密封技术适用范围是有限的，而且，细读此类资料时我们会很容易发现它们的作者在表述有关密封技术数据时均冠以“常用”二字。因此，这种设计方法设计的密封结构在一般机械产品中能够适用，而当机械工作性能（速度、温度、腐蚀性能）、人对工作效率的要求日渐提高，应用一般密封设计技术的机械产品密封结构，其密封性能时常难以满足工作要求。这可通过密封结构的设计技术改进或创新来解决。 以橡胶O形圈密封技术发展为例，“八五”期间，汽车、摩托车及工程机械行业的迅速发展，对密封圈的质量提出了更高要求，高压和变量液压系统的出现，普通的密封圈已完全不能适应。在这种情况下，我国引进了以O形圈为基础的组合密封这一新型密封技术[3]。 1. 滑环式组合密封 结构如图1所示： 图1 滑环式组合密封 由一个丁晴橡胶O形圈、一个充填聚四氟乙烯滑环、两个尼龙导向环组成。O形圈起静密封作用，提供弹力并对滑环的磨损起补偿作用聚四氟乙烯耐磨环紧贴密封面，并产生相对运动形成密封，导向环改善密封偶合面的接触，使密封效果更佳。目前这种密封方式已由广州机床研究所密封分所国产化，使用效果好，已广泛应用于连铸机、板材机、工程机械的往复运动油缸中。但由于滑环厚而无弹性，故生成油膜也厚。使用寿命比普通橡胶O形圈高十几倍、甚至几十倍。 2. Y-O型组合密封 美国派克公司研制出的一种Y-O型组合密封，其结构如图2所示，O形圈由丁晴橡胶制成，Y圈由充填聚四氟乙烯制成，并使O形圈的直径略大于Y圈的沟槽，以提供初始的侧压力。当有高压时，O圈提供一个附加的侧压力，使Y圈唇部保持密封。这种组合密封的径向补偿作用较好，起动摩擦力和动摩擦力都很小，运动平稳、寿命长。 图2 Y-O型组合密封 二、严格控制机械产品密封结构制造质量 密封结构的制造过程是密封设计技术实施的重要过程，如果制造质量差，再好的密封设计技术也无法使主机有可靠的密封性能。 能够影响密封性能的制造方面，主要有密封结构的加工、装配，以及相应的检测技术。 控制密封结构的加工精度 泄漏间隙是一个很小的量，密封结构制造中应严格控制，应严格按设计技术条件加工，密封结构尺寸过大或过小都会影响正常的密封性能。 如图3所示， 是T140推土机转向液压系统的其中一处密封结构：该结 图 3 转向液压系统密封结构 构由转向离合器压盘、联结盘、扩口密封环（见图3）、轴承座构成。转向