山形组合密封圈的特点及应用

1.结构

山形组合密封圈又称活塞密封圈，是为单向或双向工作的活塞密封而设计的，一般由5个零件组成。其中一个为弹性齿状密封圈，位于密封圈的中间位置，在静止和运动时都能起良好的密封作用。在弹性齿状密封圈的两边各放置有一个挡圈和一个耐磨环。挡圈的截面做成台阶状，一面压着和挡住齿状密封圈的背面、侧面，防止密封圈扭曲和被挤到活塞和缸筒的间隙中去，防止齿状密封圈运动时产生旋转，同时能使密封圈的内外圈长期保持良好的密封效果。耐磨环的截面设计成L形，一方面可在缸体内对活塞导向并承受径向力，另一方面可用槽卡住挡圈，使挡圈避免在高压下产生塑性变形。图7-14所示为山形组合密封圈的剖面结构。

图7-14 山形组合密封圈剖面结构

1—左耐磨环 2—左挡圈 3—齿形密封圈 4—右挡圈 5—右耐磨环

2.山形组合密封圈的密封原理

如图7-14所示，在弹性齿形密封圈外径上，有3个密封唇，2个外侧的密封唇作为附加性密封，中间较宽的密封唇是主密封唇。密封圈的内侧面与轴线呈弧形，起静密封作用。图7-15为山形组合密封圈的密封原理。空载时，由于密封圈的外径主副密封唇上有一定的过盈量，内径也有一定的过盈量，使滑动的缸筒内表面和活塞底径表面都有一预压力p₀，如图7-15a所示，当液压缸的一腔进入压力液体后，在液体压力p的作用下，耐磨环自动胀开，紧贴缸筒内壁，实现自动定心，并通过挡圈将密封圈压缩，这时密封接触面的压力p_k将随着介质压力的增加而增大，p_k=p₀+kp，k为压力传递系数，使得含有压力的介质不能通过，实现了无泄漏密封，如图7-15b所示。

图7-15 山形组合密封圈的密封原理

a）无液体压力作用时 b）有液体压力作用时

3.材料及其特性

齿状密封圈：丁腈橡胶，邵氏硬度A78，拉断强度不小于15MPa，拉断伸长率不小于300%，高温可达120℃，低温可达-30℃。适用于液压油、水和矿物滑润油。

挡圈：加有添加剂的有色聚氨酯弹性体，温度可达到100℃，具有较高的机械强度，硬度达邵氏硬度A95，具有较好的耐油、耐磨性能。适用于液压油、矿物润滑脂，不适用于水。

耐磨环：又称角形导向支承环，材料为含有特种填充材料的聚酰胺PA，又称玻璃纤维增强热塑性聚合物。聚酰胺PA抗拉强度达220MPa，抗压强度达170MPa，抗弯强度达280MPa，冲击强度大于5000J/m²。

特点：(www.xing528.com)

1）活塞的制造成本相对较低。

2）对间隙的抗挤出能力极强，活塞和缸筒的间隙较大，能承受较大的径向载荷，齿形弹性密封圈不会扭曲和翻转。

3）具有良好的密封性能，该种密封圈不仅具有良好的静密封性能，同时具备良好的动密封性能和低压密封性，可呈现零泄漏。既可作单作用密封，又可作双作用密封。

4）故障率低，使用情况表明，使用了这种密封圈后，由密封圈原因造成的漏油情况大大减少，出现问题后也较容易分析排除。

5）安装容易，弹性密封圈具有较好的弹性，挡圈和耐磨环均开有斜切口，装配方法简单易行，从而可大大减少由于装配不当而引起密封圈失效的故障，维修也比较方便。

6）具有良好的性价比。

4.适用范围

山形密封一般作为密封元件用在往复运动的液压缸活塞中，已广泛用于轻型推土机、起重机、工程叉车、液压闸门、高空作业车及农业机械等。

适用的主要技术参数如下：

压力：一般≤25MPa，在压力冲击较小的系统可达30MPa；

速度：最高往复速度为0.5m/s。

介质温度见表7-6。

表7-6 介质温度