液壓系統(tǒng)的泄漏與密封分解課件

1、 第八章 液壓系統(tǒng)的泄漏與密封 第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制第二節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的原因及危害第三節(jié) 密封的形式和特點及應用主講：齊慧液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制1、液壓系統(tǒng)的泄漏 液壓系統(tǒng)中的工作液體是在液壓元件(包括管道)的容腔內流動或暫存的。循環(huán)的工作液體應限于在規(guī)定的容腔內流動，由于壓力、結合面之間的間隙等種種原因，有少量的液體越過容腔邊界流出，液體的“越界流出”現(xiàn)象稱為泄漏。在單位時間內漏出的液體的容積為泄漏量，泄漏分為內泄漏和外泄漏兩種。 內泄漏指液壓元件內部有少量液體從高壓腔泄漏到低壓腔，如液體從液壓泵高壓腔向低壓腔的泄漏，從閥門的壓力通道向回油通道的泄漏等。 外泄漏

2、指少量液體向液壓系統(tǒng)外部泄漏，如管接頭、受壓或不受壓的固定結合面的靜密封處和軸向滑動表面、旋轉軸伸的動密封外的泄漏。據(jù)統(tǒng)計，外泄漏中：配管外泄漏量占44.5，液壓缸外泄漏量占21，液壓泵外泄漏占9，閥門外泄漏量占21.5，其他占4。 按照泄漏機理不同：縫隙泄漏、多孔隙泄漏、粘附泄漏和動力泄漏等多種形式。 液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制 2、液壓裝置外泄漏的基本控制方法為了防止外泄漏，泄漏的基本準則如下：a密封部位的溝槽、面的加工尺寸和精度、粗糙度應嚴格符合規(guī)范要求，這是保證密封起作用、杜絕外泄漏的基本條件。b裝配時應十分重視各密封部位及密封圈的清潔度，并按規(guī)定方法進行正確的安裝，

3、采用安裝工具，防止密封圈在裝配時發(fā)生破損。c各種管道連接件是產生外泄漏的主要部位。因此，設計時應盡量減少管接頭等連接部位的數(shù)量，采用集成化的液壓閥和閥塊來組成系統(tǒng)。d設計時應根據(jù)使用條件，正確選用接頭和密封的類型。在系統(tǒng)中采用無沖擊電磁閥，增設蓄能器以防止或減小管路的振動和沖擊。e密封圈的唇邊和表面不得有任何劃傷，裝配時不得用有棱角的工具。裝配前在密封圈或零件表面上涂油脂潤滑。液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制2、液壓裝置外泄漏的基本控制方法為了防止外泄漏，泄漏的基本準則如下：f為防止裝配時劃傷密封圈，在孔和軸的端部要有導引錐；若在缸筒內壁上有進出油口時，油口處要倒角或將油口部位的直

4、徑加大，且應設有過渡錐。對帶有螺紋或花鍵的軸頭，裝配密封圈時要用保護套。保護套可用塑料或金屬制作的薄壁套，端部有導入錐，無任何棱角和毛刺。裝配時，在套外涂油脂潤滑。g密封圈內部不得有氣孔等缺陷。h密封圈的工作壓力要與產品說明書相符，防止因密封圈的強度或硬度不足而損壞。i對于灰塵較大的車間或室外作業(yè)的液壓設備，在外伸軸桿等表面的動密封處的外側，還要裝有防塵圈或防塵罩。j零件的動密封表面要有足夠的硬度，以免拉傷或過早磨損。一般其表面硬度不宜低于3555HRC。液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制3、靜密封的泄漏控制1）固定接合面的防漏措施：a加于固定接合面的聯(lián)接處的力必須滿足F3(D+b)

5、ps和F b(D+b)mp+F0i要求。在高壓液壓元件中，必須用高強度緊固螺釘。b、必須遵守液壓裝置外泄漏的基本控制方法和密封圈的使用通則c在液壓閥連接底板中用R形橡膠密封圈代替0形橡膠密封圈。d用弧形密封圈溝槽，防止密封圈在溝槽中移動或溜走。e管件法蘭裝配時除遵守上述一些密封圈使用規(guī)則外，還需注意下列幾點：a)當用壓蓋壓緊法蘭接合面時，為確保壓緊力，在壓蓋與接頭體端面之間要有一個很小的間隙，安裝時壓蓋要均勻地壓緊，見圖47a)，不能傾斜，每個螺栓的擰緊力矩要均勻，否則會使法蘭的一側翹起而出現(xiàn)間隙。b)安裝對開式法蘭接頭時，螺栓的緊固力矩不能過大，以免造成兩端接觸接頭體而中部翹起離開法蘭的現(xiàn)象

6、。否則在液體壓力作用下會將O形圈擠出。緊固力矩的大小應參照管接頭生產廠提供的有關資料。液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制3、靜密封的泄漏控制2）螺紋連接處的泄漏控制 螺紋連接有兩種基本形式：錐螺紋連接和圓柱螺紋連接。a)錐螺紋連接 錐螺紋連接是以內外螺紋牙形表面的全面而緊密壓緊來實現(xiàn)密封的。密封性能主要取決于內外螺紋的幾何形狀精度及螺紋表面粗糙度。然而，一般的錐螺紋要達到密封要求是不容易的，因裝配后，常在螺紋牙頂與牙底之間存有間隙，形成了一條螺旋形的泄漏通道。錐螺紋由于制造精度很難達到要求，故密封性能差。不過，錐螺紋連接結構簡單，既起緊固作用，又起密封作用，所以可在低壓場合及潤滑油路

7、中使用，如用聚四氟乙烯塑料密封帶纏繞錐螺紋，對小口徑螺紋的密封效果較好。在不常拆卸處可采用液態(tài)密封膠涂敷外錐螺紋，擰人后有粘接密封作用。液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制3、靜密封的泄漏控制2）螺紋連接處的泄漏控制b）圓柱螺紋連接 圓柱螺紋連接的密封不是靠緊固螺紋本身，而是通過密封圈來達到密封。密封圈有：金屬墊圈、O形圈、組合密封圈等。3）擴口式和卡套式管接頭的泄漏控制1)擴口式管接頭 適用于中低壓的薄壁有色金屬(銅、鋁)管和塑料管。其使用要點如下： a接頭體密封錐面的粗糙度、不平度、角度誤差、錐面對螺紋面的徑向振擺，管套內錐面的角度誤差、對內孔的徑向振擺，螺母壓緊端面4對螺紋面的垂

8、直度等等，均對密封面的接合質量有影響，因此必須保證規(guī)定的加工精度。液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制3、靜密封的泄漏控制3）擴口式和卡套式管接頭的泄漏控制1)擴口式管接頭b管子端部的擴口質量對密封面的接合質量有直接影響，也是影響泄漏的重要因素，應給予足夠重視。應設計擴口模具。c擴口前必須將管子端面切平，保證與軸線垂直，去掉毛刺。d擴口時，要保證喇叭口直徑D的正確性，見圖41 4。e接頭體外錐面及管端喇叭口內表面是密封表面。裝配前清洗干凈。f裝配時要保證管端喇叭口與接頭錐面同軸線，避免歪斜。g裝配時，螺母的擰緊力矩要適當。通常的經驗是：先用手擰緊螺母后(要求接頭體和螺母螺紋配合良好)，

9、再用扳手擰緊14圈就可以達到要求的壓緊程度。h在高頻振動或高壓沖擊的液壓系統(tǒng)中，應盡量不用此種接頭。液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制3、靜密封的泄漏控制3）擴口式和卡套式管接頭的泄漏控制1)卡套式管接頭 此種管接頭有較好的抗振和抗液壓沖擊性能，可以用在高壓有沖擊和振動的管路。其使用要點如下： a卡套是這種接頭的關鍵零件，要求卡套不僅要有較高的制造精度，而且要有足夠的硬度和韌性，保證刃口鋒利不損壞；同時中部彈性良好，以便產生中部外凸的彈性變形。 b管子表面硬度在80HRB以下，以利于卡套切人，但是管壁也不能過軟過薄，以免卡緊時變形。 c切斷管子時，要保證管端與軸線垂直。裝配前應去掉切

10、口處的毛刺和內外棱角，但是倒角尺寸不得大于管壁厚度的丟。 d要求外徑公差及圓度誤差小的管子，如冷拔無縫鋼管。 e接頭體的內錐面4和卡套左端的外錐面B(圖4一15)不得有任何刀痕或擦傷。裝配前應將接頭體擦洗干凈。 液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制3、靜密封的泄漏控制3）擴口式和卡套式管接頭的泄漏控制1)卡套式管接頭f組裝前將準備插入接頭的管子端部清洗擦凈，避免鐵屑、沙塵等損壞卡套刃口或進人工作液內。g裝配前卡套兩端要涂油脂潤滑。h緊固力矩是卡套式接頭裝配的關鍵之一。緊固力矩不夠時，卡套刃口不能切入管壁或切人深度不足；緊固力矩過大又可能卡壞管子。因此，要依照管接頭生產廠家的使用說明書進

11、行裝配。i為了裝配可靠和施工方便，在正式裝配前必須進行預裝配。液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制4、動密封的泄漏控制 動密封包括往復運動的動密封和回轉運動的動密封。1、往復運動的泄漏控制 在往復運動中為了減少零件的磨損，兩運動表面之間必須具有間隙，因而會產生液體的泄漏。在這種情況下，完全消除泄漏有時是困難的，但是采取密封措施可以將泄漏量控制得很小。往復運動密封分為接觸式和非接觸式兩種類型。接觸式密封是用密封圈與被密封零件表面相接觸來實現(xiàn)密封，非接觸式密封是利用間隙的阻力作用阻止泄漏。1)間隙密封泄漏控制 減小間隙的辦法來減少泄漏，這就要求配合面的加工精度高。間隙密封的特點是結構簡單，

12、摩擦力小，耐用，但對零件的加工精度要求較高，且難以完全消除泄漏。液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制4、動密封的泄漏控制1、往復運動的泄漏控制2)密封圈泄漏控制 往復運動用密封圈有J、O、Y、U、V形圈、滑環(huán)及各種組合密封圈，這些密封圈分別用于活塞、活塞桿處起防止泄漏和防塵作用。2、回轉運動的泄漏控制 回轉軸泄漏是指回轉軸伸出端軸承處的外泄漏。特點；被密封的內部液體壓力一般小于0.1MPa；內部液體向外泄漏時是沿轉軸表面的軸向；軸表面旋轉并且密封件在軸上的位置不變，故不利于油膜的更換和冷卻；密封面的線速度較高，通常用回轉軸油封圈來防止泄漏。液壓理論與維護課程第一節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的控制4

13、、動密封的泄漏控制2、回轉運動的泄漏控制 油封的使用要點 油封同其他唇形圈一樣，使用時要遵循密封圈的使用通則。此外，根據(jù)轉軸表面密封的特點還要注意下述問題：A、轉軸表面的加工質量。由于轉軸表面線速度較高，所以表面粗糙度對密封效果和油封壽命的影響較大。 B、軸表面徑向振擺要小，油封跟隨性要好。若安放油封的孔與軸的轉動中心不重合時，會使油封圓周各處棱帶的壓縮量不等，影向密封效果。轉軸密封表面徑向振擺的允許值與軸的轉速和直徑有關，轉速愈高允許值愈小，直徑大允許值也大。這可依據(jù)油封生產廠家的指導確定，一般要小于01O2mm。C、正確安裝油封。油封裝配時禁止用錘頭打擊油封的任何部位，而必須用安裝工具壓入

14、。D、正確選用回轉軸速度。液壓理論與維護課程 第二節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的 原因及危害1、液壓系統(tǒng)泄漏的主要部位及原因1）管接頭 原因：管接頭的類型與使用條件不符；接頭的加工質量差，不起密封作用；接頭裝配不良；接頭封密圈老化或破損；機械振動、壓力脈動等原因引起接頭松動；2）不承受壓力負載的固定接合面 原因：接合面的表面粗糙度和不平度過大；由各種原因引起的零件變形使兩表面不能全面接觸；密封墊硬化或破損使密封失效；裝配時接合面上有沙塵等雜質；被密封的容腔內有壓力；3）承受壓力負載的固定接合面 原因：接合面粗糙不平；緊固螺栓擰緊的力矩不夠，或各螺釘擰緊的力矩不等；密封圈失效；接合表面翹起變形；密封圈壓縮量

15、不夠等；液壓理論與維護課程 第二節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的 原因及危害1、液壓系統(tǒng)泄漏的主要部位及原因4）軸向滑動表面密封處 原因：密封圈的材料或結構類型與使用條件不符；密封圈老化或破損；軸表面粗糙或劃傷；密封圈安裝不當?shù)龋?）旋轉軸密封處 原因：轉軸表面粗糙或劃傷；油封材料或型式與使用條件不符；油封老化或破損；油封與軸偏心量過大或轉軸振擺過大等。液壓理論與維護課程 第二節(jié) 液壓系統(tǒng)泄漏的 原因及危害2、液壓系統(tǒng)泄漏造成的危害A、系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定；B、執(zhí)行機構速度不穩(wěn)定，不能滿足控制的要求；C、使系統(tǒng)效率降低，油(液)溫度升高；D、可能引起控制失靈，元件損壞，造成設備故障甚至停產；E、造成油(液)和其他

16、物資的浪費，污染環(huán)境，可能引起火災，造成人身事故。液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用1、密封件的作用及其重要意義 在液壓系統(tǒng)及其元件中，設計、安置密封裝置和密封元件的作用，在于防止工作介質的泄漏及外界塵埃和異物的侵入。設置于密封裝置中，起密封作用的元件，即謂密封件。 流體狀態(tài)的工作介質，在液壓元件及系統(tǒng)的容腔內流動或暫存，由于受壓力、間隙、粘度等因素變化，而導致少量工作介質越過容腔邊界，由高壓腔向低壓腔流出。此種“越界流出”的現(xiàn)象，稱作泄漏。 泄漏，分為內泄漏和外泄漏兩類。單位時間內泄漏的液體體積量，稱作泄漏量。 內泄漏，會引起液壓系統(tǒng)容積效率的急居下降，達不到所需的工作壓力，

17、使機械設備無法運作： 外泄漏，會造成工作介質浪費和污染環(huán)境，甚至引發(fā)機械操作失靈和人身事故。 因此，正常設計和使用密封件是保證液壓設備正常運轉的重要保證。液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用2、密封的分類 根據(jù)密封副偶合件，在機器運轉過程中有無相對運動，將密封分為動密封和靜密封。另外按照密封件使用要求和結構型式及制作的材料種類，又可把密封分為不同的類型。如下表所示：液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用3、密封件及密封裝置的設計和選用原則A基本要求 密封件膠料的配方，其理化性能應滿足在工況條件下，長期浸泡于介質中的物化性能指標要穩(wěn)定，即密封件材料與油品的相容性要好。

18、在液壓系統(tǒng)出現(xiàn)瞬時脈沖峰值壓力的條件下，仍能保障密封裝置不被擊穿，并且在正常作業(yè)條件下，能滿足主機作業(yè)一個大修期內無泄漏的使用要求。 動密封裝置的動、靜摩擦阻力要小，并須保持摩擦系數(shù)的穩(wěn)定。避免出現(xiàn)運動偶件咬死或蠕動等情況。 結構靈巧、拆裝方便、成本低廉。液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用3、密封件及密封裝置的設計和選用原則B影響密封性能的因素 影響密封裝置、密封件的密封性能的因素很多，在設計或選擇密封件的結構、型式及材料時，應從以下幾個方面來考慮。 根據(jù)工作介質和工作溫度，選擇密封件的膠種，并篩選出最佳配方； 根據(jù)密封副偶件相對滑移面的運動速度，選擇密封件的結構型式； 根據(jù)液

19、壓系統(tǒng)的壓力高低，考慮密封件的結構參數(shù)及密封裝置滑移面的間隙尺寸； 根據(jù)運動偶件的運動跳動量，選擇膠料的硬度或調整結構參數(shù)，以增強隨動性； 根據(jù)工況條件，選擇合理的偶合面粗糙度及密封件安裝腔體的結構型式、尺寸和位置精度。液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用3、密封件及密封裝置的設計和選用原則C常用主要密封件的性能比較 動密封件中，廣泛使用的密封件是O形圈、油封、Y圈、V形圈和橡塑材料并用或橡塑結構并用的組合式密封圈。 O形橡膠密封圈：是動、靜密封均可使用的密封件。安裝方便、價格低。用于工作壓力大于7MPa時，必須配置擋圈。與唇形密封圈相比，壽命短，且對密封裝置的機械加工精度要求較

20、高。當設備閑置時間過久時，再次啟動的摩擦阻力，會因O形圈與密封副偶合面的粘附而陡增。并出現(xiàn)蠕動現(xiàn)象。O形橡膠密封圈的使用速度范圍為O00503ms。液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用3、密封件及密封裝置的設計和選用原則C常用主要密封件的性能比較 由橡塑材料結構并用組合而成的同軸密封件(又稱滑環(huán)式組合密封)，改善了單獨使用0形圈的缺陷。但安裝時需采用專用工具和規(guī)定的工藝法。采用同軸密封件密封裝置，使用速度一般為1 ms，使用壽命遠比單獨使用O形圈長。 Y形密封圈的使用壽命高于O形密封圈。使用速度范圍：若采用丁腈橡膠制作時，為0.01O.6ms；當采用聚氨酯橡膠制作時，為O.011

21、 ms；當采用氟橡膠制作時，則為O.05O.3ms。Y形圈的密封性能、使用壽命及不并用擋圈的使用壓力極限，都以聚氨酯材質為佳。Y形圈的安裝溝槽結構型式，可按所選Y形圈的斷面結構及密封圈的硬度高低，設計成整體或開式的溝槽結構。液壓理論與維護課程 第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用3、密封件及密封裝置的設計和選用原則C常用主要密封件的性能比較 V形密封圈的運動摩擦阻力較Y形密封圈大。但密封性能可靠、使用壽命長。當發(fā)生泄漏時，可只調整壓環(huán)而無須更換密封件。使用速度范圍：采用夾布橡膠V形圈時，為O.005O.5ms；使用丁腈橡膠V形圈時，為0.02O.3ms。Y形圈和V形圈，都是典型的唇形密封圈。對壓力

22、方向有嚴格的要求。因此，在用于液壓缸動密封裝置時，必須注意密封圈的安裝承壓方向，即把承壓面的凹部朝向工作介質的承壓方向。 帶導向支承環(huán)的橡塑結構并用的活塞用密封件，是80年代發(fā)展的新型密封件。它消除了Y形圈和V形圈的壓力方向性選擇的缺點，且較大縮短了活塞動密封裝置的軸向尺寸。提高了活塞的運動精度和密封可靠性。目前，已廣泛使用于備發(fā)達國家的液壓機械設備。我國也已頒布實施了此類密封件的安裝溝槽及密封件尺寸系列國家標準。液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用3、密封件及密封裝置的設計和選用原則E密封件材料(A)對密封件材料的要求 在介質中有良好的化學穩(wěn)定性，即不溶脹，不收縮，不軟化，不硬

23、化。 在介質中壓縮永久變形要小。具有良好的物理性能穩(wěn)定性。 在介質中機械性能變化幅度要小。 耐熱，耐寒，耐磨耗及摩擦系數(shù)低。 不腐蝕密封副偶件表面，不粘附。 易加工，低成本。液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用3、密封件及密封裝置的設計和選用原則E密封件材料(B)常用橡膠密封材料的種類和性能 液壓系統(tǒng)和元件中，常用的密封材料，主要是合成橡膠和合成樹脂。由于合成橡膠的膠種頗多，且各自的性能也各不相同。因此，密封件使用者，除要求合成橡膠材料必須滿足上述幾點使用要求外，還應根據(jù)不同膠種的特性和使用范圍，參照密封件的使用工況條件，正確選擇。液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應

24、用4、O形橡膠密封圈特點 O形圈主要用于靜密封和往復運動密封。用于旋轉運動密 封裝置中的O形圈實例，僅限于低速回轉密封裝置。如液壓挖掘機的中央回轉接頭的分配閥動密封機構。一般O形圈在旋轉運動密封裝置中使用較少。 O形密封圈與其它型式密封圈比較，具有以下主要優(yōu)點： 結構小巧，裝拆方便； 價格低廉，體積小； 既可用作動密封件，也可用于靜密封； 動摩擦阻力比較小； 使用單件O形圈，可對兩個方向起密封作用。液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用5、往復運動用唇形密封圈特點密封性能可靠；摩擦阻力小，運動平衡；可供選擇性好；使用壽命長。1）Y形密封圈 Y形密封圈的截面呈Y形。按其截面的高、寬比例不同，可分為寬型、窄型、Yx型等幾類。若按兩唇的高度是否相等分，則可分為軸、孔通用型的等高唇Y形密封圈和唇口不等高型的軸用Y形密封圈和孔用Y形密封圈。液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用Y形密封圈特點密封性能可靠；摩擦阻力小，運動平穩(wěn)；耐壓性好，適用壓力范圍廣；結構簡單，成本低；安裝方便。 液壓理論與維護課程第三節(jié) 密封的形式和特點 及應用2） V形密封圈 V形密封圈的截面呈V形。主要用于液壓缸活塞和活塞桿的往復運動密封。根據(jù)V形圈使用的材料，可分為純橡膠V形圈、夾織物(夾布橡膠)V形圈及塑料材質的V形圈。但是，由于塑料材質的V形密封圈的機械物理性能較差，