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啤嶺機電設(shè)備(上海)有限公司

V形密封圈

2025-04-25

1、密封原理

V形密封圈截面為V形,也是一種唇形密封圈。V形密封裝置由支撐環(huán)、密封圈、壓環(huán)三個部件組成。V形密封圈的標準夾角為90°,特殊場合也用到60°。支承環(huán)是支承V形密封圈的重要部件,其斷面厚而結(jié)實、尺寸精確、凹形角和V形密封圈相同(90°)或稍大,使密封圈安放穩(wěn)定。壓環(huán)的作用是給V形密封圈造成一個初始壓縮量,使其與被密封面充分接觸,并可對V形密封圈的壓縮量進行調(diào)節(jié)。

在自由狀態(tài)下,V形圈的唇部外徑大于填料腔的內(nèi)徑,唇的內(nèi)徑小于活塞桿的外徑。這樣,裝配后便有一定的變形。由于支撐環(huán)的作用,這種變形只發(fā)生在唇的尖端,并在其接觸部位產(chǎn)生壓力,即使不施加壓緊力,唇口也能封住一定的內(nèi)壓。因為唇有“自封”作用,當介質(zhì)工作壓力升高時,唇尖改變接觸形狀和加大接觸應力,唇部與被密封面貼合得更緊密,實現(xiàn)密封作用,介質(zhì)壓力升高接觸應力相應升高。

介質(zhì)工作壓力很高時,可將幾個V形圈組合使用,通過壓環(huán)對V形圈施加壓緊力,幾個V形圈就組合成一整體,壓緊力可根據(jù)介質(zhì)壓力調(diào)節(jié)。泄漏介質(zhì)即使通過了第一道V形圈,壓力也會大為降低,通過第二道V形圈的唇部,壓力在降一次,如此下去,內(nèi)壓將損失殆盡,最后,泄漏被阻止。經(jīng)壓緊的3~4圈V形圈可封住60MPa或更高的內(nèi)壓。

V形密封圈只能單向起作用,當作復動式活塞密封時,必須采用對稱布置的兩組V形圈,此時活塞的尺寸大大加長,摩擦阻力也增加。

V形圈的材料以丁腈橡膠和氯丁橡膠最常用,天然橡膠用于對水和空氣的密封,丁基橡膠用于不燃性液壓油和磷酸酯系液壓油。氯橡膠用于各種化學品和高溫。當要求耐磨時,用聚氨酯橡膠。

夾織物橡膠也是V形圈常用材料,其特點是增加密封圈的剛度和強度,防止發(fā)生膠料擠出,間隙咬傷現(xiàn)象,使之適用于高壓。同時,在磨損過程中,橡膠先于織物產(chǎn)生磨損,當接觸壓力大的部位擴展,這樣整個密封面的磨損趨于均勻,而摩擦卻沒有明顯變化。但是,夾織物橡膠密封圈的唇容易把滑動面上的油膜刮去,故潤滑性比較差。

壓環(huán)和支承環(huán)一般有較硬的膠布壓制而成,支承環(huán)有時也用硬塑料壓制。

2、V形密封圈性能與使用

V形密封圈是所有唇形密封件中歷史最悠久的一種,其用途十分廣泛。與其他唇形密封圈相比,V形密封圈的主要特點是:

1)可根據(jù)使用壓力重疊數(shù)個使用,密封性能隨重疊個數(shù)增加而提高,但應注意,這一關(guān)系不是直線的;與此同時摩擦阻力也增大。

2)對活塞或活塞桿的偏心載荷和偏心運動有較強的追隨能力,防漏效果很好。

3)使用中若因密封圈變形或磨損而產(chǎn)生泄漏可通過其壓緊機構(gòu)調(diào)節(jié),再度壓緊,所以可以長時間的使用,密封可靠、壽命長。

4)可以切開裝配,安裝和維修方便,適用于更換密封圈困難的場所。

5)可用于低壓(5MPa)、低速(3m/min)的轉(zhuǎn)動。

6)高壓下使用不需要防擠出措施。

7)摩擦阻力大、調(diào)整困難、安裝空間大。

V形密封圈的最高工作壓力>60MPa;適用于工作溫度為-30~80℃;工作速度范圍:丁腈橡膠V形圈為0.02~0.3m/s;夾布橡膠V形圈為0.005~0.5m/s。可用于各種形式的高壓液壓設(shè)備、水壓機械的往復運動活塞和活塞桿的密封。

3、V形密封圈設(shè)計與安裝

V形圈既可做活塞密封,也可做活塞桿密封,兩者的密封性沒有多大的差異。

由于它已經(jīng)標準化,所以在設(shè)計時,主要是確定密封部位的結(jié)構(gòu)和選擇材料、圈數(shù)、以及確定所配用的支承環(huán)、壓環(huán)的材料和尺寸。

1)V形密封圈數(shù)量與組合件材料

V形圈數(shù)量取決于密封壓力的大小,一般壓力高使用數(shù)量多。但使用圈數(shù)多,軸向尺寸大,摩擦阻力增大,唇口磨損也大,所以不應僅靠增加V形圈數(shù)量來提高密封性能。在使用中要經(jīng)常調(diào)整壓力環(huán)的壓緊力,使密封圈的唇部與缸或活塞桿的表面保持密切接觸,保證密封。V形圈在使用中的數(shù)量,一般為3~5個。

V形密封圈使用的材料有純橡膠、夾布橡膠結(jié)構(gòu)和塑料復合三類。夾織物橡膠V形圈的耐壓性能和耐磨性能均比橡膠V形圈好,而純橡膠V形圈具有優(yōu)良的密封性能。夾布結(jié)構(gòu)可以切開裝配;純橡膠結(jié)構(gòu)不能切開裝配。目前純橡膠結(jié)構(gòu)、夾布橡膠結(jié)構(gòu)和橡塑復合結(jié)構(gòu)均有使用,也可將兩種不同材質(zhì)的V形密封圈交替組裝起來使用,以便充分發(fā)揮兩種材質(zhì)V形圈的優(yōu)勢。

支承環(huán)和壓環(huán)的 材料,通常用金屬、塑料、硬橡膠、毛氈和夾織物橡膠等,不同材料各有利弊。金屬制的支承環(huán)和壓環(huán)無彈性,為了保證V形圈的正確位置,必須形狀正確。但由于橡膠密封圈是彈性體,形狀和尺寸均有誤差,常常希望支承環(huán)和壓環(huán)有一定的柔軟性,以便使唇的彈性分布處于均勻。酚醛樹脂制的支承環(huán)和壓環(huán)就是為此而設(shè)計的。但它隨壓緊力加大而變形,太大時可能會破碎。

橡膠或夾織物的橡膠制成的支承環(huán)和壓環(huán)可以有較大的變形 ,且不致壓碎。但這種變形必然導致密封圈相應變形,使密封性發(fā)生變化,所以要慎用。

支承環(huán)和壓環(huán)同時要求軟硬兩方面的特性,所以給設(shè)計者帶來一定的困難。一般推薦軟金屬環(huán),如銅合金、鋁合金及其他輕金屬等,這樣可以減少模型制造及加工費用。

2)V形夾織物橡膠組合密封圈

國家標準GB/T10708.1—2000制定了V形夾織物橡膠密封裝置的形式和尺寸。

3)支承環(huán)、壓環(huán)與偶合面間隙

為了保證空載和低壓情況下的有效密封,V形圈的唇部應給以一定的預壓,即密封圈安裝后與密封圈要過盈配合,過盈量大則摩擦阻力大,過盈量小則密封效果不好。為了保證產(chǎn)品的使用,密封圈過盈量應達公稱截面的10%~14%。為了防止密封圈發(fā)生“擠出”現(xiàn)象,密封偶合件必須有精確的尺寸,并取合理的配合間隙。

密封圈內(nèi)外唇傾斜角度一般應為5%~9%角的范圍,上唇為過盈,下唇與桿或缸的表面留有一定的間隙。這樣既能減小摩擦阻力,又能保證唇部對密封面的預壓力。采取這種改進措施,有利于提高V形圈密封性能和使用壽命。經(jīng)驗證明,沒有傾斜角度的密封面,不僅摩擦阻力大,而且產(chǎn)生熱量多,使用壽命也短。

支承環(huán)對V形密封圈的位置其決定性作用,同時保護密封圈,避免承受徑向力,維護密封唇的機能,因此它的形狀和尺寸精度直接影響密封唇的工作,也為此必須對它精加工。支承環(huán)與密封圈的角度相同。為了充分發(fā)揮V形密封唇的功能,讓介質(zhì)壓力更好的作用于密封圈,使其充分張開,支承環(huán)不但不給過盈而且要小于公稱截面寬2%~5%。其外徑應小于唇的外徑,內(nèi)徑應大于唇的內(nèi)徑,其間應有一定間隙。

在工作壓力高的情況下,還要開設(shè)通油孔,以使密封圈受壓面的壓力分布均勻,幾個密封圈同時起密封作用;同時可避免非工作唇部產(chǎn)生逆壓損壞。密封圈頂端的小圓弧形槽安裝時夾有空氣,工作時應設(shè)法排除,方法是在支承環(huán)底部鉆幾個軸向小孔。

壓環(huán)是調(diào)節(jié)壓緊力用的,同時也對密封圈起定位作用。通常它的凹部與密封圈角度相同,也需精加工。當內(nèi)壓低、要求摩擦小時,凹部的角度可以比填料的角度大一些,最大可到96°。與支承環(huán)不同,它不能有間隙,而應有一定過盈,壓環(huán)唇部的過盈應為6%~8%。

V形圈接觸部位的金屬材料越硬,其使用壽命越長。在高壓、高速下使用時,滑移面的表面硬度應高于HS60。一般缸體用鑄鐵和鋼,活塞桿則以硬質(zhì)鋼為好。鋁、黃銅以及不銹鋼等與橡膠接觸易產(chǎn)生腐蝕,對磨損性不利,最好不用(汽缸可用)。

密封面的表面光潔不僅可以減少摩擦,而且應注意,滑動面光潔過度,潤滑油容易被擦拭,是密封圈因不潤滑而造成磨損。

一般缸內(nèi)壁的粗糙度Ra為0.8~0.4μm。

為降低V形密封圈的摩擦阻力,延長使用壽命,應在密封滑移部位采取潤滑措施。

4)安裝調(diào)節(jié)

V形圈使用一段時間后,唇緣會磨損,為保證密封的持久性,須及時調(diào)整其緊壓力。所以V形圈壓緊力大小的調(diào)節(jié)方式是設(shè)計時必須考慮的。一般都采用調(diào)整墊的辦法,給出墊片的厚度和件數(shù)后,便可精確控制調(diào)整量。也可以采用螺母或設(shè)彈簧進行調(diào)整,直徑小于60mm時,應采用錐形彈簧,直徑大于60mm時,則應采用多個小彈簧調(diào)節(jié);彈簧數(shù)量應多于3個,并應均勻分布。若采用調(diào)節(jié)螺母加彈簧的調(diào)節(jié)方法,彈簧與V形密封圈安裝腔體應有良好的配合精度及同軸度。

V形密封圈安裝的入口處應倒角或倒圓,使密封圈易于裝入,也可作成階梯形,以便安裝密封圈時插入導向套使密封件易于裝入。

4、VD形橡膠密封圈

如將V形密封圈一側(cè)唇部加厚,就成為VD形密封圈了。VD形橡膠密封圈適用作旋轉(zhuǎn)軸的動密封,轉(zhuǎn)軸圓周速度不大于19m/s,可作端面密封和防塵密封。

VD形橡膠密封圈的型式分為S型和A型,其尺寸可查JB/T6994—1993。VD形橡膠密封圈用材料為丁腈橡膠或氟橡膠,密封圈表面粗糙度Ra值為3.2μm,與唇口接觸的金屬件表面粗糙度Ra為1.6μm。

來源:網(wǎng)絡(luò)

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