液压系统中O型密封圈的使用研究.doc

液压系统中O型密封圈的使用研究pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 解决方案 机构 模具 诊断 检测 维修 改造 SOLUTION 液压系统中 O 型密封圈的使用研究 张雅芹， 李力强 （长春工程学院， 长春 130012 ） 摘 结构紧凑、 使用寿命长、 动摩擦阻力小以及制造简单、 装拆方便、 成本低等优点得 要： 型密封圈因为其密封性能好， 到了广泛的应用。但在实际应用中， 特别是非专业厂家人员常在利用设计资料时断章取义， 基本的设计手册没有考虑一些 特殊的使用条件， 致使设计参考不充分， 常常使密封设计和使用不合理。针对这个问题， 文中提出了一些解决办法。 关键词： 型密封圈； 国家标准； 压缩率； 滑动密封； 旋转密封； 轴向密封； 焦耳效应 中图分类号： H136 文献标识码： 文章编号： （ 147 ） LI Li-qiang Research on the Use of O-ring Seals in Hydraulics Transmission System ZHANG Ya-qin, （Changchun Institute of Technology, Changchun 130012, China） ： When designing the seal of hydraulic transmission system, we should be in strict accordance with design specifications. O type rings get application widely for the reason that their best sealing property ，compact conformation, long performance life, smallness dynamic friction resistance and simplicity manufacture, convenience assemble and low cost. But when using them, the problems of O type seal ring assemble structure designing and using irrationality take place frequently ，especially when the designers are not special manufacturer persons, because they cannot design with survey idea, so they utilize design data garble frequent, application norm entirely ，together with the design manual left out of account specific working conditions, leading design reference insufficiency. This paper goes into this question ， and raise some resolve means. ： O-ring seal; National standard; Compress ratio; Slippage seal; Rotation seal; Axis direction seal ；Joule effect 液压系统的密封圈的使用是否可靠、 合理， 对系统的 影响很大。目前有密封圈和密封结构新标准和旧标准并 存的情况，机械设计手册与密封件使用手册引用资料不 一致，还有部分特定液压元件或系统的使用经验结论不 一致性问题。 搜索有关 O 型密封圈使用方面的文章，有些是使用 者的经验， 有些是归纳总结， 对类似的设计与使用具有一 定的指导作用。但仔细分析很多情况下具有一定的片面 性。 如引用标准不全面， 只注意了沟槽的尺寸而忽略了配 合件之间的公差； 只强调了密封圈的压缩率， 而不关心如 压缩率对应密封圈断面之间关系、 密封结构的尺寸公差、 密封槽几何尺寸关系等。有的情况下可能当时解决了问 题， 但使用寿命和稳定性也会出问题。 解决液压系统的密封问题，还是要以设计手册为基 础， 研究基本的设计方法。 这里以最常用的 O 型密封圈为 例来说明。O 型密封圈密封可靠， 密封沟槽结构简单， 易 于拆卸， 运动摩擦阻力小， 被广泛采用。按照 O 型密封圈 的密封机理， 设计合理的沟槽结构与尺寸， 控制合理的密 封间隙， 保证密封圈合理的压缩率、 合理的内径拉伸率， 这些都在国家标准中进行了规定。如国家标准中对密封 圈的型式、 尺寸及公差、 优先选用系列、 密封槽沟槽尺寸 （深度与宽度等 、 ） 尺寸公差、 密封沟槽的表面粗糙度等都 做了严格的规定， 这些都是我们设计的主要依据。 1 严格遵守设计规范 新的国家标准 GB3452.1-1992 与国际标准 ISO3601/ 1-1988 规定了通用 O 型橡胶密封圈的型式、尺寸及公 差， 并规定了优先选用系列； GB3452.2-1988 中规定了 O 型橡胶密封圈型式及沟槽尺寸、 型橡胶密封圈沟槽尺 O O 寸公差、 型橡胶密封圈沟槽的表面粗糙度与密封挡圈 的型式、 尺寸和材料等。 在设计过程中要十分注意标准中 的关联性。 这里不对安装挡圈的情况进行分析，并且只研究活 塞密封情况。为了便于说明问题， 摘录部分相关标准 （摘 自 GB3452.2-1988 。 ） 在许多文章中， 解决现密封问题时， 只是注意了表 1 中的沟槽尺寸 （少数也关注了表 2 的沟槽尺寸公差） 并 ， 严格保证了沟槽结构的合理性。但往往忽略了沟槽径向 尺寸和缸体，柱塞或者缸杆的径向尺寸公差的相互关联 （摘自 GB3452.2-1988 。 ） 通过以上标准的引入可以清楚地看出，沟槽尺寸公 差， 包括缸体内径和沟槽槽底直径公差， 是很重要的。沟 表1 沟槽宽度 沟槽深度 型橡胶密封圈型式及沟槽尺寸 （径向密封时 ） O 型密封圈截面直径 活塞液压动密封 b l 1.80 2.4 1.42 21% 2.65 3.6 2.16 18% 3.55 4.8 2.96 17% 5.30 7.1 4.48 15.5% 7.00 9.5 5.59 15% 径向压缩率 （非国标中内容 ） 机械工程师 年第 1 期 147 解决方案 SOLUTION 机构 模具 诊断 检测 维修 改造 表2 O 型橡胶密封圈沟槽尺寸公差 （径向密封时 ） 1.80 +0.06 0 0 -0.04 0.10 2.65 +0.07 0 0 -0.05 0.12 3.55 +0.08 0 0 -0.06 0.14 f7 5.30 +0.09 0 0 -0.07 0.16 7.00 +0.11 0 0 -0.09 0.20 擦热收缩箍紧力增大摩擦力增大” 反复循环， 一 大大加剧橡胶老化龟裂和磨损， 导致密封失效。为此， （3% 般将 形圈内径设计成与转轴直径相等或稍大一些 5% 。在安装时使 形圈从外向里压缩， ） 并将断面的压 。温度升高后， 密封圈 缩量也设计得小一些 （约 38%） 膨胀， 将轴抱紧， 从而实现旋转轴的密封。这些都和滑动 密封所有不同， 应用时要特别注意。 4 采用 O 型密封圈的轴向静、 动密封 O 型密封圈使用在轴向密封中， 按照标准介绍， 沟槽 如对于断面直径 宽度大于径向密封， 深度小于径向密封。 为 1.80mm 的 O 型圈，沟槽宽度为 2.6mm，沟槽深度为 1.28mm； 相 应 的 活 塞 径 向 动 、 静 密 封 的 沟 槽 宽 度 为 2.4mm， 沟槽深度为 1.42mm 和 1.38mm； 活塞杆的沟槽深 密封圈易老化， 密 度为 1.47mm 和 1.42mm。使用中发现， 封较快失效， 分析的主要原因为其径向的压缩率大， 密封 圈产生永久性变形， 易于老化。 工厂中对受内部压力的轴 向密封沟槽采用了如图 1 方式进行设计，取得了良好的 效果。图 1 中的结构过于简 单， 这里不进行标注。 在设计 中， 减小了沟槽宽度， 加大了 沟槽深度，具体采用了活塞 静密封的沟槽尺寸，使密封 圈的径向压缩率有所降低， 其余的圆角情况不变化； 另 外采用内侧面低于密封面的 液 设计方式， 高度为 0.2mm， 图 轴向密封示意图 O 型密封圈截面直径 沟 槽 尺 寸 公 差 缸内径 d4 沟槽槽底直径 d3 总公差值 d4+d3 活塞直径 d0 值不得超过表值数。 为了适应特殊要求，4、3 的公差范围可以改变， d4+d 的总公差 d d 但 槽尺寸公差与缸体的内径尺寸公差相互关联。 实际上， 当 选定了密封圈，沟槽槽底的直径公差决定了密封圈的拉 伸率；而缸内径公差和表 1 中的沟槽深度与槽底直径的 公差配合决定了密封圈的压缩率。这些都是设计时必须 考虑的因素。当然， 还有其它要考虑的因素， 如各处的圆 这是对于批量设计而言， 如果是个 角和沟槽的粗糙度等。 体设计， 可能由于加工精度达不到要求， 公差值偏大， 这 时倒可以进行选配， 保证其压缩率， 当然内径拉伸率由于 内径相对断面直径大很多， 相对容易保证； 这时要分析缸 筒内径和活塞之间的密封间隙， 间隙过大， 密封圈容易挤 入间隙咬伤， 这时就要设计加支撑挡圈。 2 采用压缩率正确进行密封沟槽设计 按照设计规范进行设计， 能够保证设计的合理性。 现 场或企业中往往采用密封圈的压缩率来进行设计，实际 上这也是一种不错的方法， 密封的机理也就在这里。 密封 槽的宽度一般取 1.33 倍的密封圈直径，这基本是人们的 共识，通过表 1 摘录的数据中也能够计算出来，基本一 致。 密封圈的压缩率一般是一个区间， 10%30%； 如 如表1 国标中情况经过计算大致是 15%21%这样的值 （静密封 时达到 23%， 这不包括加工精度允许的公差极限范围， 那 样范围更大一些） 这是一个较大的区间， ， 很多文章中都 这样引用， 应该注意的是， 绝不是保证压缩率在区间内就 可以，仔细分析可以清楚看到压缩率的百分比是和密封 圈的断面直径相对应的，如断面直径小的密封圈的压缩 率大， 断面直径大的密封圈的压缩率小， 这是一个重要的 规范。另外，应该在保证相互配合零件的加工尺寸精度 （公差 的情况下， ） 用密封圈的压缩率来进行设计。 如果不 注意表 2 的这些规定设计时同样会出差错。 3 采用 O 型密封圈的旋转密封 在一般情况下不建议 O 型密封圈应用在旋转密封 中， 这从设计手册中也能够看到， 手册中在 O 型密封圈密 封形式中介绍了活塞、 活塞杆密封， 轴向、 径向密封有所 当然是往复运动密封。 规定。标准中提到活塞和活塞杆， 没有它用在旋转密封中的标准。 但有时不得已， 也有很多 使用的经验。 旋转和滑动密封的对密封圈作用效果不同， ） 处于 这里要注意焦耳效应 （有的文献称卡夫焦耳效应 ： 拉伸状态的橡胶遇热产生收缩现象。 形密封圈用于旋 O 转密封时， 在接触处产生摩擦热， 温度不断上升， 型圈 的材料在高温下收缩， 对轴抱得更紧。即产生密封圈 “摩 压油直接和密封圈的内侧相通，工作时液压力作用于密 封圈， 产生强制性自紧式密封作用， 密封效果良好， 密封 圈的寿命成倍延长。 另外，机械设计手册的设计标准中没有提到这种径 向密封的动密封情况。对于应用在有平动和绕回转中心 旋转的动密封情况下这样做更有效，分析原因应该是这 样的设计减小了密封圈的永久变形，保持了密封圈的弹 性， 并且运动摩擦产生的热量由油液带走， 起到了冷却作 用的缘故。 5 密封圈的特殊使用 以上分析的是通用 O 型密封圈的使用情况。目前我 国的密封圈生产比较杂乱， 执行的标准也有不同， 同时也 有一些在密封圈使用上的个体经验。这些不同的标准和 个体经验扩大了密封圈使用的范围，在特殊领域和特定 复杂条件下可以参照选用和设计，能够达到很多规范中 达不到的效果。但实际应用时需要按照厂家的使用指导 或规范来进行设计。 6 总结与建议 密封沟槽的尺寸和形状应该按照设计规范进行设 计。 由于部分密封圈生产不规范， 常常使同样的设计获得 的效果不同，这就要求密封圈生产厂家按照规范来进行 生产。 如果是专用或特定的情况， 厂家应该给出密封圈的 使用指导。 148 机械工程师 年第 1 期 解决方案 机构 模具 诊断 检测 维修 改造 SOLUTION 锂电池全自动极耳折弯封盖机系统开发 2 万学春 1， 何汉武 1 （1.广东工业大学 机电学院， 广州 510430； 2.广州铁路职业技术学院， 广州 510430 ） 摘 设计开发了一种用于锂电池生产工艺中的极耳折弯与封盖机系统。 应用该系统， 可以在锂电池该环节生产中用 要： 自动化生产取代传统的手工操作， 在解决手工生产中的产品安全性低、 一致性差、 质量不稳定等问题的同时， 能大大提 高产品生产效率。 锂电池； 折弯； 封盖； 生产效率 关键词： 中图分类号： M911 文献标识码： 文章编号： （ 1492 ） Research of a Lithium Battery Fully Automatic Bending Ears Capping Machine WANG Xue-chun1, 2, Han-wu1 （1.College of Electromechanical, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510430, China; 2.Guangzhou Institute of Railway Technology, Guangzhou 510430, China） ： The paper developed a design for lithium battery production process of bending the ear with a sealed system. Application of the system, you can link in the production of lithium batteries, with automated production to replace the traditional manual. Solve the manual production of low-security products, poor consistency, quality and other issues of instability, at the same time, can greatly increase production Efficiency. ： lithium batteries; bending; capping; efficiency 当今， 锂电池的大量需求， 给锂电池的生产企业带来 了无限的商机。为了获得最大的市场份额，提供价格低 廉、 安全可靠、 质量稳定的锂电池， 成为手机锂电池生产 企业共同的目标。 极耳的折弯与封盖是锂电池生产中的一道重要工 序， 传统的加工方法都是通过手工操作的方式进行处理， 产品一致性 这种方法生产出来的锂电池， 容易出现短路、 差、 质量不稳定等缺点。 本文开发的锂电池全自动极耳折弯与封盖机系统完全 可以取代传统的手工操作， 采用自动化技术， 生产出来的锂 电池产品一致性好， 质量稳定可靠， 同时， 生产效率高。 1 系统组成 整体上， 系统采用气压传动、 环行运转的机械结构， 大体由 4 部分组成， 见图 1。 （ 上料定位： ） 将已经装有锂电芯的电池 （经过极焊 的锂电芯， 放置于铝质电池壳内 ， ） 经过皮带传送， 机械手 指夹取后放置于四工位的圆形转盘上，依靠塑料模具将 电池固定。 （ 极板翻盖： ） 经过焊接的 2 极耳和电池盖位于同一 个垂直平面， 为了