密封失效的典型问题分析

1.背压结构设计失效

当两个密封圈前后串联安装时，被活塞杆从油腔中拉出的微油膜会在两道密封之间的封闭区内汇集形成油环，当液压缸的行程较长时，油环的压力会迅速升高形成背压p₁，可能会超过系统的压力p，以致引起密封件折叠或从其座上被推出。背压问题的形成如图7-23所示，背压形成原理及改进结构如图7-24所示。

图7-23 背压问题形成

图7-24 背压形成原理及改进结构

背压问题可通过合理的密封设计得以解决。当活塞杆缩回时，困在两道密封之间的油液被活塞杆带回到系统中形成回吸效应，这样就能有效地防止背压产生。如杆密封件——佐康雷姆封在串联密封中增加了辅助导向件，辅助件为填充青铜的PTFE复合物，起润滑和导向作用，如图7-25所示。佐康雷姆封是成组使用的密封圈，这种密封结构具有优良的回收特性和极低的摩擦力，被广泛用于压力小于25MPa的往复运动的孔与轴间的动密封。

图7-25 佐康雷姆封结构原理(www.xing528.com)

2.安装和起动结构设计失效

在安装密封圈时，一般需要使用专业工具，尤其在安装较大密封圈时一定要使用专用工具。在安装过程中要特别小心，以防切伤或划伤密封圈或划伤密封表面而造成泄漏。在起动时密封处泄漏，并在磨合之后泄漏现象仍未消失，就要考虑以上原因了。此外，在起动试压时压力要适中，升压不可太快，以免还未磨合的密封圈变形损坏。

O形圈在安装时必须按要求安装，挡圈要安装在低压一侧，所通过的轴端、轴肩必须按设计要求倒圆，不能有尖角。圆角半径至少应等于O形圈截面的直径，金属表面不能有毛刺、生锈或腐蚀等情况，密封槽棱边应按要求修圆，以免划伤密封圈造成泄漏。在装配前各装配件必须严格清洗，不能携带有颗粒或杂质，所通过的耦合面要有较低的表面粗糙度，并涂以润滑剂，以减少对密封面的磨损。

3.气体污染引起的密封失效

大气是引起液压系统故障的重要因素。在1个标准大气压下，油液中可溶解约9%的空气，在高压下，空气和其他气体在油液中的溶解度更大，而当压力降低时，它们就逸出。因此，液压系统在运转之前应放掉空气，以免造成严重的故障。常用的方法是在初次起动或长时间停机后起动前，反复点动液压系统开关几次以释放泵或阀内的空气。

（1）气蚀 当溶于液体内的气体释放出来形成气泡存在液体内时，这种现象叫气穴现象。气穴在流体高压区被挤压爆裂，释放能量，造成流量的脉动，冲蚀零件表面，这就是气蚀。气蚀将产生噪声和冲击振动，从而不仅会划伤密封件，而且会损伤接触的固体表面。一旦密封表面被凹点和气孔凹坑所损坏时，液压油就会以很高的速度和极大的加速度流经纵向伤痕而加剧磨损，金属表面崩掉的颗粒会随着液体的流动再次划伤密封件和密封表面，从而加速密封失效的进程。所以一定要防止气体的污染，防止出现气穴现象。液压系统中要设排气装置，针对气穴一般发生在通道狭窄、液体流速激增部位的特点，设计中应尽量避免急变管径，控制急变部位的压力比值。

（2）迪塞尔效应 如果系统的压力在极短的时间间隔内急剧升高，气泡就会被加热到能使气泡中的气体混合物产生自燃的程度，这就是迪塞尔效应。例如，一个直径D=25mm的空气泡，在几毫秒时间内被从大气压压缩到50MPa，气泡中心的温度将升至2500℃。如果这种效应发生在密封或支承环的附近，密封和支承环将被烧焦。除了元件产生直接失效外，环或密封烧焦产生的坚硬碎颗粒也将引起系统故障。为减少迪塞尔效应的危害，在设计时应注意密封材料的选用，这种材料不仅要耐高温，重要的是高温燃烧后不会留下残渣。