液压油缸的几种密封技术
2022-04-07 10:45
厦门三江盛达
当液压油缸出现泄漏时，会导致油缸腔体容积变小、效率降低，甚至出现液压系统无法工作的情况。因此，要尽量避免液压油缸发生泄漏，需要采取必要的密封措施。
01液压油缸的密封方式
液压油缸的泄漏有内泄漏和外泄漏，外泄漏主要发生在活塞杆与缸头以及导向套之间，内泄漏主要是活塞外壁与缸筒内壁之间的泄漏。
液压油缸的频率响应与密封形式密切相关。目前液压油缸成熟的密封方式有：
1.密封件密封
在活塞的外表面安装密封件来防止内泄漏。在这种密封方式下，密封件与缸筒内壁紧密接触，能够起到很好的密封效果。当油液的压力增大时，密封面上的接触压力也会随之增大，使密封效果得到进一步提升。
密封件密封是目前应用最广泛的一种密封方式，容积率高、内泄漏小。
2.组合型密封
采用橡胶密封组件来实现液压油缸的密封作用，主要有格莱圈、蕾形密封圈、斯特封等，具有组合的两种密封件的特点，在工作中共同发挥起到密封的作用。如由橡胶O形圈和聚四氟乙烯的格莱圈组合而成的格莱圈，具有O形圈的良好的弹性和自润性，具有更长的使用寿命。
3.间隙密封
这是依靠活塞外壁与缸筒内壁两个运动件配合面之间保持很小的间隙，由流动阻力、油与配合面之间的张力、分子力等使之产生液体摩擦阻力来防止泄漏的密封方法。
间隙密封的特点是结构简单、摩擦力小，活塞的运行速度高。缺点是内泄漏量较大，尤其是用于大直径液压油缸时，内泄漏量会急剧增加，影响液压油缸的容积率。所以，间隙密封只适用于直径较小、压力较低的液压油缸。
02变间隙密封
目前的各种密封方式有其优势，也都存在难以解决的问题，近年来科研工作者们一直致力于液压油缸的结构优化等研究，以期研发出泄漏量低、摩擦阻力小、运行速度高的液压油缸。
现在使用的间隙密封是恒间隙密封，为解决恒间隙密封泄漏量大、无法使用于高压力油缸的难题，有人提出了变间隙密封的密封方法。
变间隙密封的核心是在活塞的两端增加环形的可变形唇边结构，其工作原理是：当油液通向油缸的高压腔时，活塞唇边与缸体内壁形成节流间隙。由于压差流动，以及活塞与缸筒内壁剪切流动的作用，高压油通过唇边与缸体内壁的间隙，从高压腔流向低压腔。
此时，唇边上表面的压力呈递减状分布，下表面受高压，唇边上下表面的压力差使得唇边向缸筒内壁扩展，最后在弹性力、压力的相互作用下达到平衡。此时密封间隙减小、泄漏量减少，由于间隙未完全消除，从而使得活塞与缸筒内壁间的摩擦副可以得到油液的润滑，液压油缸的摩擦性能和频响特性得以改善和提高。
03变间隙密封的优点及发展趋势
利用液压油缸工作时唇边内外壁压差构成压力补偿自适应变间隙密封结构，能够有效减小恒间隙密封结构内泄漏量随压差增大而增大的缺陷，尤其是在高压差下，变间隙密封结构对泄漏量的抑制作用十分明显，可以显著提高液压缸的工作效率，减小能量损失。此种密封结构简单，便于加工制造且工作稳定可靠。
变间隙密封也存在不足之处，即：当压差小时，泄漏量大。如果压差过大，活塞唇又会向外张开过多，导致活塞与气缸内表面接触，导致唇形变形失效。
近年来，越来越多的人致力于利用新型功能材料来提高液压元件的响应速度。在液压油缸的密封性能方面，有人创新性地提出利用磁性形状记忆合金（MSMA）使液压油缸与活塞之间产生微变形来控制液压油缸的密封间隙。其方法是：在活塞两端设计多个环形槽，槽内设置若干MSMA辅助支撑块，构成若干间隙密封环。MSMA有较大的可恢复应变（微变形）、快速的响应速度和高周疲劳等特性，利用其电磁驱动膨胀效应，通过控制磁场和温度，实现减少内泄漏的目的。
变间隙密封大大提高了液压油缸的寿命和频率响应，应用空间进一步得到拓展。不过变间隙密封技术尚不成熟，还处于前期研究阶段，相信在不久的将来，随着这些新技术的应用，液压油缸的泄漏现象可得到改善。
01液压油缸的密封方式
液压油缸的泄漏有内泄漏和外泄漏，外泄漏主要发生在活塞杆与缸头以及导向套之间，内泄漏主要是活塞外壁与缸筒内壁之间的泄漏。
液压油缸的频率响应与密封形式密切相关。目前液压油缸成熟的密封方式有：
1.密封件密封
在活塞的外表面安装密封件来防止内泄漏。在这种密封方式下，密封件与缸筒内壁紧密接触，能够起到很好的密封效果。当油液的压力增大时，密封面上的接触压力也会随之增大，使密封效果得到进一步提升。
密封件密封是目前应用最广泛的一种密封方式，容积率高、内泄漏小。
2.组合型密封
采用橡胶密封组件来实现液压油缸的密封作用，主要有格莱圈、蕾形密封圈、斯特封等，具有组合的两种密封件的特点，在工作中共同发挥起到密封的作用。如由橡胶O形圈和聚四氟乙烯的格莱圈组合而成的格莱圈，具有O形圈的良好的弹性和自润性，具有更长的使用寿命。
3.间隙密封
这是依靠活塞外壁与缸筒内壁两个运动件配合面之间保持很小的间隙，由流动阻力、油与配合面之间的张力、分子力等使之产生液体摩擦阻力来防止泄漏的密封方法。
间隙密封的特点是结构简单、摩擦力小，活塞的运行速度高。缺点是内泄漏量较大，尤其是用于大直径液压油缸时，内泄漏量会急剧增加，影响液压油缸的容积率。所以，间隙密封只适用于直径较小、压力较低的液压油缸。
目前的各种密封方式有其优势，也都存在难以解决的问题，近年来科研工作者们一直致力于液压油缸的结构优化等研究，以期研发出泄漏量低、摩擦阻力小、运行速度高的液压油缸。
现在使用的间隙密封是恒间隙密封，为解决恒间隙密封泄漏量大、无法使用于高压力油缸的难题，有人提出了变间隙密封的密封方法。
变间隙密封的核心是在活塞的两端增加环形的可变形唇边结构，其工作原理是：当油液通向油缸的高压腔时，活塞唇边与缸体内壁形成节流间隙。由于压差流动，以及活塞与缸筒内壁剪切流动的作用，高压油通过唇边与缸体内壁的间隙，从高压腔流向低压腔。
此时，唇边上表面的压力呈递减状分布，下表面受高压，唇边上下表面的压力差使得唇边向缸筒内壁扩展，最后在弹性力、压力的相互作用下达到平衡。此时密封间隙减小、泄漏量减少，由于间隙未完全消除，从而使得活塞与缸筒内壁间的摩擦副可以得到油液的润滑，液压油缸的摩擦性能和频响特性得以改善和提高。
03变间隙密封的优点及发展趋势
利用液压油缸工作时唇边内外壁压差构成压力补偿自适应变间隙密封结构，能够有效减小恒间隙密封结构内泄漏量随压差增大而增大的缺陷，尤其是在高压差下，变间隙密封结构对泄漏量的抑制作用十分明显，可以显著提高液压缸的工作效率，减小能量损失。此种密封结构简单，便于加工制造且工作稳定可靠。
变间隙密封也存在不足之处，即：当压差小时，泄漏量大。如果压差过大，活塞唇又会向外张开过多，导致活塞与气缸内表面接触，导致唇形变形失效。
近年来，越来越多的人致力于利用新型功能材料来提高液压元件的响应速度。在液压油缸的密封性能方面，有人创新性地提出利用磁性形状记忆合金（MSMA）使液压油缸与活塞之间产生微变形来控制液压油缸的密封间隙。其方法是：在活塞两端设计多个环形槽，槽内设置若干MSMA辅助支撑块，构成若干间隙密封环。MSMA有较大的可恢复应变（微变形）、快速的响应速度和高周疲劳等特性，利用其电磁驱动膨胀效应，通过控制磁场和温度，实现减少内泄漏的目的。
变间隙密封大大提高了液压油缸的寿命和频率响应，应用空间进一步得到拓展。不过变间隙密封技术尚不成熟，还处于前期研究阶段，相信在不久的将来，随着这些新技术的应用，液压油缸的泄漏现象可得到改善。
