1、油缸的加工精度
实验证明,与油封接触的运动工作表面,表面粗糙度Ra超过0.8μm,油封的泄漏量和磨损值将直接上升,故建议运动工作表面粗糙为Ra0.1~0.8μm.为保证橡塑复合密封的密封性能,避免在装配过程中损伤密封件,在液压油缸的设计和安装中应考虑以下几个方面
1):缸筒
a:材质:一般为碳钢,低压系统及摩擦条件较好的场合可用铝合金,青铜,不锈钢等
b:被表面质量及粗造度:内表面一般都需进行珩磨,抛光或滚压,要求达到Ra0.1~0.8μm的粗造度,且不得纵横向刀纹。
2)活塞杆
a:材质:一般为碳钢,镀铬刚,低压系统及摩擦条件好的场合可使用铝合金,青铜,不锈钢等。
b:表面质量及粗糙度:要求粗造度为Ra0.2~0.4μm,热处理后表面镀硬铬。工程机械用液压油缸的活塞杆有可能被砂石划伤,要求其表面硬度在HRC60以上。
c:油封的安装沟槽
d:局部结构设计
e:耐磨环滑动配合间隙f和油封挤出缝隙。
2、温度
低温会使橡塑复合密封弹性降低,造成泄漏,甚至整个油封变得发硬发脆。高温会使油封体积膨胀,变软,造成运动时油封摩擦阻力迅速增加和耐压能力降低。建议橡塑复合密封连续工作温度范围-10~+80℃。
3、工作压力
油封有最低启动压力要求。低压工作须选用低摩擦性能.气动阻力小的油封。在2.5Mpa以下,橡塑复合密封并不合适,高压时要考虑密封受压情况,需用防挤出挡圈沟槽加工方面也有特殊要求。
4、运动速度
运动速度很低(≤0.03/s),要考虑设备运行的平稳性和是否出现爬行现象。运动速度很高(≥0.8m/s)时,器润滑作用的油墨可能被破坏,密封因得不到很好的润滑作用而摩擦发热,导致寿命大大降低。建议橡塑符合密封在0.3m/s~1.2m/s速度范围内工作比较适宜。
5、工作介质:
除了严格按照生产厂家的推荐意见选取工作介质外,保持工作介质的清洁至关重要。油液的老化或污染不仅会使系统中的元件发生故障,加快油封的老化和磨损,而且其中的赃物可能划伤或嵌入密封,使密封失效。因此,因此必须定期的检查油封品质及其清洁度,并按设备的维护规范更换滤油器或油液。在油缸里油液中残留空气径高压缩会产生高温使油封烧坏,甚至碳化。为避免这种情况发生,在液压系统运行初始时,应进行排气处理。液压油缸也应在低压慢速运行数分钟,确认已排完油液中残留空气,方可正常工作。
6、液压冲击
产生液压冲击的因素很多,如挖掘机挖斗突然碰到石头,吊机起吊或放下重物的瞬间。除外在因素外,对于高压大流量液压系统,执行元件(液压油缸或液压马达)换向时,如果换向阀性能不太好,很容易产生液压冲击。液压冲击产生的瞬间高压可能是系统工作压力的几倍,这样高的压力在极短时间内会将油封撕裂或将局部卷入间隙之内,造成严重损坏。一般有液压冲击的油缸应在活塞杆上安装缓冲环和挡圈。缓冲环装在油封的前面吸收大部分冲击压力,挡圈防止油封在高压下挤入间隙,根部被咬坏。
7、侧向负载
活塞上一般必须装支撑环,以保证油缸能承受较大的负载。密封件和支撑环起完全不同的作用,密封件不能代替支撑环负载,有侧向力的液压油缸,必须加承载能力强的支撑环,(重载时可用金属环)以防油封在偏心的条件下工作引起泄漏和异样磨损。
1)使用阀门时,往往根据具体情况,更换原带垫片。常有垫片有:橡胶平垫片、橡胶O形圈、塑料平垫片、聚四氟乙烯包垫片、石棉橡胶垫片、金属平垫片、金属异形垫片、金属包皮垫片、波形垫片、缠绕垫片等。
2)橡胶平垫片:变形容易,压紧时不费力,但耐压、耐温能力都较差,只用于压力低、温度不高的地方。天然橡胶有一定耐酸碱性能,使用温度不宜超过60℃;氯丁橡胶也能耐某些酸碱,使用温度80℃;丁腈橡胶耐油,可用至80℃;氟橡胶耐腐蚀性能很好,耐温性能也比一般橡胶强,可在150℃介质中使用。
3)橡胶O形圈:断面形状是正圆,有一定的自紧作用,密封效果比平垫片好,压紧力更小。
4)塑料平垫片:塑料的最大特点是耐腐蚀性好,大部分塑料耐温性能不好。聚四氟乙烯为塑料之冠,不但耐腐蚀性能优异,而且耐温范围比较宽阔,可在-180℃~+200℃之内长期使用。
5)聚四氟乙烯包垫片:为了充分发挥聚四氟乙烯的优点,同时弥补它弹性较差的缺点,做成聚四氟乙烯包裹橡胶或石棉橡胶的垫片。这样,既同聚四氟乙烯平垫片一样耐腐蚀,又有良好的弹性,增强密封效果,减小压紧力。
6)石棉橡胶垫片:由石棉橡胶板剪成。它的组分是60-80%的石棉和10-20%的橡胶,以及填充剂、硫化剂等。它有很好的耐热性、耐冷性、化学稳定性,而且货源丰富,价格便宜。使用时,压紧力不必很大。由于它能粘附金属,所以最好表面涂一层石墨粉,以免拆卸时费劲。石棉橡胶板有四种颜色:灰色,用于低压(耐压≤16公斤/平方厘米,耐温200℃);红色,用于中压(耐压可达40公斤/平方厘米,耐温350℃);紫红色,用于高压(耐压100公斤/平方厘米耐温450℃);绿色,用于油类,耐压性能也很好。
7)金属平垫片:铅,耐温100℃;铝430℃;铜315℃;低碳钢550℃;银650℃;镍810℃;蒙乃尔(镍铜)合金810℃,不锈钢870℃。其中铅耐压能力较差,铝可耐64公斤/平方厘米,其他材料可耐高压。
8)金属异形垫片:透镜垫片:有自紧作用,使用于高压阀门。椭圆形垫片:也属于高压自紧垫片。锥面双垫片:用于高压内自紧密封。此外,还有方形、菱形、三角形、齿形、燕尾形、B形、C形等,一般只在高中压阀门中使用。
9)波形垫片:具有压紧力小,密封效果好的特点。常采用金属与非金属组合的形式。
10)金属缠绕垫片:是把很薄的金属带和非金属带紧贴在一起,缠绕成多层的圆形,断面呈波浪状,有很好的弹性和密封性。金属带可用08钢、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、铜、铝、钛、蒙乃尔合金等制作。非金属带材料有石棉、聚四氟乙烯等。
11)金属包覆垫片:金属既有良好的耐温耐压性能,又有良好的弹性。包覆材料有铝、铜、低碳钢、不锈钢、蒙乃尔合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纤维等。
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