密封的使用与故障

密封件的使用与管理

(一)使用

密封的作用主要是防止工作介质的泄漏和防止外界异物如空气、灰尘和水等进入液压元件和液压系统。 密封装置的好坏直接影响液压传动装置工作的优劣，当设计、使用不良时，工作液体大量泄漏，系统效率下  降；调压和保压失灵；执行机构动作不稳定；液控失调使得操纵失灵；油液漏出污染环境，造成能耗，在热  加工时可能着火，造成事故等。为此：

① 设计使用时，必须正确地选择密封形式和密封圈的形状种类，正确设计密封装置的结构、尺寸和精 度，正确选择密封圈的材料等。

例如回转部位的密封，可采用油封、机械密封、挤压密封或填料密封的形式；采用挤压密封时，又可选 择0形圈，X 形圈等不同形式的密封图(见表7—11)。

表7- 11                         密  封 类 型

②要根据使用要求和密封的工作条件来选用密封。为了充分了解密封故障发生的各种原因，必须了解一 些基本的密封技术和密封机理，以及密封材质特性等方面的知识。例如密封材质的主要特点和用途(表7— 12)、液压油与橡胶密封的相容性(表7—13和表7-14)以及常用密封胶料的性能(表7-15)等。

表7—12         密封制品用国产橡胶和合成树脂的主要品种，特点和用途

表7-13                   液压油和橡胶密封的相容性

◎ 优   O 良   √  可   × 不可

 润滑油、燃料油对密封橡胶材质的相容性

◎可使用；○有条件地使用；△不得已时不使用；×不能使用

表7—15                       常用密封胶料的性能比较

◎  优    良O    好 √ 差×

(二)管理

1. 密封件的购买

应按使用要求购买合乎标准的合格密封件，注意不要饥不择食，不要向不具备生产条件的一些街道工 厂、乡镇企业以及质量有问题非定点专业生产厂家购买密封件；购买时不要购买出厂时间过长而老化龟裂的 密封件。目前全国有儿家定点厂家专门生产密封件。

2.密封件贮存场地要求

① 库房温度应保持在-15～+35℃之间，相对湿度应保持在50～80%之间。

② 应严格避免放在有阳光直射、雨雪浸淋的场所。

③ 有酸碱、油类、有机溶剂等影响的场地，有腐蚀性气体的场地都不能存放密封件。

④ 有高温热源、高压电源的场地，不得用来贮存密封件，新鲜空气对流厉害的地方也不甚适宜。

3. 密封件的正确存放与保管

① 密封件应以其自然状态存放，严禁堆放、吊放、捆放，防止其变形，特别注意不可使密封圈受重物 压放。

② 密封件堆放处距地面不得少于0.3m。

③ 一般，密封件自产品制造日起、贮存一年内可以使用，过期则不保险。密封件不宜贮存过多过久，以 免因自然老化龟裂变形失效，造成未经使用而大量报废。

④ 密封件使用前不要轻易拆封。保存好使用说明书，并注明材质、生产日期及使用条件，无袋装时可 将密封件装入聚乙烯口袋，封闭后保存。

4. 密封件使用前应注意的问题

① 认真查验密封件的出厂日期，变形、老化及尺寸是否合格等各方面的情况。有问题者绝对不可凑合 使用。实践中经常出现从仓库领用的“新”密封圈，换一个便坏一个的现象。

② 从库房领用密封件到车间，须严格注意清洁，最好连同原包装或预先准备好干净塑料袋装好再送往 车间，防止脏手摸拿密封件，防止与其它领用的硬性零件堆在一起运往车间而损坏密封件。到车间后待一切 清洗干净后再开包取用密封。

二、密封的故障分析与排除

密封故障主要是因密封件的损坏产生漏油现象，另外因密封不当产生爬行现象。

因密封产生的上述两大故障原因较为复杂，有密封本身引起的，也有其它原因产生的。大多情况下，密 封失效常表现为密封损坏，而密封为何损坏却不见得容易判明而又必须判断，否则将进一步重复破坏，这是 处理密封故障的难点之处。特别是漏油还是个普遍存在的老大难问题，虽经多次攻关仍然未解决。漏油涉及 的面很多，有技术问题，有管理问题。有时因忽视“小问题”而出现大漏的“大问题”。只要明白漏油的危 害性，去掉头脑里一个“难”字，加强管理，重视漏油，问题不难解决。国外能办到的，国内航空工业能办 到的，民用机械也一定可办到。

密封件的初始过盈量不够是引起低压泄漏的主要原因。这可能是密封沟槽尺寸过大或密封件径向截面 尺寸过小的结果，在此情况下，流体被迫在密封起作用前通过唇部；温度过低也可以使过盈量减少，这时密  封件收缩并失去弹性而变形；另外密封沟槽上微细拉伤裂纹也引起密封件的低压泄漏。引起高压泄漏的原因 除了密封沟槽组件不合格外，也可能是密封沟槽与密封件间的轴向间隙不够的结果。在这类密封中，为了保  证全压作用，必须留有一点间隙。轴向间隙不够可能是由于沟槽尺寸过小，或是密封件轴向尺寸过大造成的。

密封件的损坏主要是因流体被污染、超载、不合格的沟槽或有毛病的密封表面或者密封件本身不合格引 起的，损坏主要为过度磨损、挤出破裂等。

密封件故障是引起油缸或油马达的爬行众多因素中的重要因素之一。因密封故障而产生爬行的原因有：

①受密封材质和油温等因素的影响，密封的动静摩擦系数之差大；②金属零件的密封表面粗糙度过大；③在

密封接触表面上不能充分形成润滑油膜；④密封沟槽尺寸不对，或因安装与运行方向不同心，密封在槽内扭 屈翻转，造成摩擦阻力变化；⑤因密封不好而进空气或因内外泄漏增大时均有可能产生爬行。

关于密封的损坏和漏油原因见图7一96所示、下面我们将按密封的不同种类的具体原因子以说明，当然 还是离不开图7—96中所述的三个方面：

① 设计加工方面的问题；

② 安装使用中的问题；

③ 保管运输方面的问题。

( 一 )油封 (JB2600-80)   的破损、漏油原因分析与排除方法

1. 油封设计

油封设计好坏，是减少漏油，防止油封过早损坏的先决条件。油封的各部组成如图7-97a) 所示，完 整的油封包含的部位较多，设计时必须综合进行考虑。但油封设计的关键部位是唇部和腰部。

① 过盈量：油封唇部内径①比被密封的轴径小〔图7—97b〕〕,即有一定的过盈量。过盈量的大小影响

到径向力的大小。过大，则造成唇边过份拉伸，工作时容易磨损和引起唇部老化，从而缩短油封使用寿命； 过小，则补偿偏心的能力较差，容易泄漏， 一般采用过盈量设计值见表7—16。

② 压力和转速：是决定油封腰部尺寸设计的主要依据，它决定油封辱部对轴的跟随性能的好坏。当压

力超过0.05MPa 时，油封腰部便会打弯，致使接触宽度增加(图7-98),随着压力升高，这种现象越严重。 因此当密封压力大于10Pa时，不能选用标准普通油封，而应采用耐压支承圈或耐压型油封(其腰部粗短， 并以金属骨架加强腰部)。否则油封会很快损坏。所以腰部尺寸厚度应根据密封介质、密封压力和轴转速作  不同设计，一般，密封介质压力大，轴转速慢，腰部可设计厚一些(1.5~2.0mm),  反之则设计薄一些(1 ~1.5mm)。 另外腰部形状不用平行形而用锥形腰，可提高密封性能。目前，世界上常用的油封压力范围为 0.01~1MPa,   个别的达8MPa, 一般超过0.2MPa 的油封，要自行设计。

①唇部内径；

③油封宽度； ③后面：

⑦骨架；

⑨前面倒角；

①自紧螺旋弹簧；

3工作面；

食腰部；

正密封面

G 唇部尖角   ②弹簧扇置量：

②油封外径：

①防尘内径

⑥后面倒角：

⑧油封外圆： ⑩前面；

⑫弹簧包唇；

唇部刃n   防尘唇部：

工作面角 @密封面角：

②唇部高度

表7—16   过盈量推荐值

③ 轴的偏心量：轴的偏心量包括轴本身的偏心和相对于轴的安装偏心，应满足表7—19所规定的范围

内，否则造成唇部磨损和漏油。

④ 轴的尺寸公差和形状公差：轴公差应为hg(d₁)      圆度应为IT8  以上。

③ 轴的表面粗糙度：轴的表面粗糙度对油封的寿命及密封效果都有影响。为减少油封磨损，应降低旋 转轴的表面粗糙度。 一般当轴的圆周速度v

⑥ 圆周速度：轴的圆周速度是影响油封工作寿命的重要因素。在一定的接触压力下，相对运动的速度 意高，摩擦引起的温升越快，愈易造成油封橡胶老化和唇边烧伤。因此对不同的油封都规定了自己的圆周速 度范围。普通型v<4m/s,       高速型v=4～12m/s。

⑦ 油封设计时可参阅表7—17的密封性能与唇部设计因素的关系进行考虑。并注意图7—99所示的油 封截面形状的发展趋势。由图可知，唇部截面尺寸在逐年减少，利于改善唇部与轴的追随性；压缩余量(过 盈量)在逐年减少，利于减少发热和功率损失；压紧力也逐年减少，利于减少发热和磨损。

表7 - 17                    密封性能与唇部设计因素的关系

(,相互作用大  :作用中等△:作用小

2. 安装使用带来的油封破捐和漏油   

① 使用不合格的油封，例如唇口 不好，自紧螺旋弹簧不好等，此时应更 换合格油封。

② 油封使用温度不当，导致橡胶

软化或硬化、老化龟裂，特别是决定油封密封能力的油膜厚度，油膜厚度过  大，油封就会泄漏，油膜厚度过小，发  生干摩擦，导致油封唇部的局部温升， 发热而软化或硬化。因此除控制系统 的油温外，尚需保证最理想的油膜厚  度(临界油膜),影响油膜形成的因素  很多，如油封刃口的宽度、抱紧力、轴  的动偏心、油封的材质、轴表面的质量  以及环境等因素。

⑥ 液压油与油封的材质不相容， 可参阅表7- 13所述正确选择。

⑥ 液压油与油封的材质不相容， 可参阅表7- 13所述正确选择。

④ 外部环境恶劣，灰尘多，而拉伤油封唇部造成漏油，国产标准油封无防尘唇边，如果要在尘埃多的环境中使用，可增加防尘圈或使用带防尘 唇边的油封。

③ 油封安装时因装配不好而被花键、 螺纹等锐边处的毛刺划伤造成油封漏油。 所以装配时要特别小心，不要用锤子直接 敲打油封，而要用专门的装配夹具，再打入  或用油压机压入：装油封的夹具应有导向  装置，以保证油封中心与轴同心，特别是轴  上有螺纹、键槽、花键槽等开口部分，要用  引导套装配(图7 — 100),如果轴径相同，

则至少应在键槽花键等处贴上橡胶带或乙烯胶带进行装配，也可使用半干状的液体填密物。

⑥ 油封唇部装反不起密封作用而漏油，所以装配时须注意安装方向的正确性。

⑦ 油封安装偏心过大，造成漏油。安装偏心包括轴本身偏心，套圈偏心，箱体偏心等，除了保证零件加工 精度外，安装时要检查轴的振摆，可用千分表测量，最大值与最小值之差须小于表7-18所列。轴的位置(轴 心运动轨迹)变动不得超过0.1mm。偏心包括轴偏心和油封安装偏心，偏心允许值不得超过二者之和。

表7—18                             油封偏心允差

⑧ 装配时不注意，轴磕碰有划伤、拉伤而使油封损伤，造成漏油，可适当砂磨轴颈。

⑨ 装配时，油封自紧螺旋弹簧脱落，而无径向抱紧力，表现为油封唇部翻转严重漏油。可拆下重新装 上自紧弹簧或更换油封。

⑩ 装配后处理不善、轴表面上附有的涂料硬化时，会损害油封的机能，装配后要彻底清洗。液压泵在  装好后外表涂油漆时，涂料的溶剂会使橡胶膨润，需注意。为安装方便，在油封唇部与轴表面常涂敷润滑脂， 但涂得过多时应去除掉，否则会产生早期短期泄漏。当泵轴运转一段时间后，油脂减少，泄漏便可消失。

① 使用时，油封润滑不良，形成干摩擦，尤其是当几 个油封并列使用时，更易产生油封烧坏。此时除保证油封唇 口设法有一定的油膜厚度外，在油封唇口最好有可定期更 换或加润滑油脂的结构(图7—101),即有注油孔和排油 孔。为防止油封密封腔的温度升高，也可开通气孔，润滑酯 最好用锂基润滑酯。

3. 因加工不良适成油封漏油

① 转轴材质不好，易产生磨损而漏油。转轴一般要使用结构钢或低合金钢，如油封轴颈处因材质和热 处理不好出现麻点和凹坑时，可镀硬铬后进行磨加工修复。

② 轴的尺寸公差超差，轴公差一般应为h8(d₄)。 轴的圆度应在IT8 以上。

③ 轴表面粗糙度不适当，或有径向或轴间划伤。形成漏油。 当轴的超精加工达到镜面时，油膜难以形成，反而使油封刃口温  升厉害而加剧磨损，所以轴的表面粗糙度(光洁度)对一般轴为  Ra0.7~0.5μm(V8~79),  对有压高转速(>4m/s) 轴为Ra0.4   ~0.2μm(79～710),  往复运动轴为Ra0.2~0.1μm(710~V11) 。不可高也不可低。轻颈上有划伤时应除去表面划伤或加 垫片错开径向划伤处，轴向划伤时，轻者可用金相砂纸打磨，重 者电镀修复或重配轴。

④ 轴的加工方法不当：滚压加工或镀硬铬层过厚，均不太 适应油封。一般以磨加工或用砂纸打磨为好，用直径0.05mm的 小玻璃球进行喷丸处理(表面粗糙度Ra2μm)  的轴，表面有很 多微凹，便于形成“临界油膜”,效果最佳。

⑤ 轴倒角不好：为便于装配，装油封的轴最好按图7 ·-103与表7—19所示进行倒角。倒好的角用240 以上的金相砂纸轻轻打磨，对轴上有键槽、销孔、螺纹等时，键槽销孔等处也要例角

表7—19

⑥ 轴的热处理不好，硬度不适当：轴表面硬度要求是，橡胶油封为HRC30～40;PTPE   材料做的油封， 轴表面硬应应大于 HRc50,  硬度一般高些，耐磨性好些，但过份提高轴的表面硬度耐磨性反而降低。

⑦ 油封外圈用的支承套圈尺寸超差：套圈内径、宽度尺寸可查阅有关标准或按油封生产厂家指定的尺 寸：套圈内径小于400mm时，孔公差推荐H8, 大于400mm时，推荐为H7 以上；外周为橡胶的油封，套 圈内径公差为H8, 外周为金属环的油封为H7 以上；装油封孔的深度须大于油封厚度+0.2~+0.6,有些 油封生产厂家推荐为+1～+1.5mm;  套豳孔的圆度公差一般由机加工保证。

⑧ 套圈内孔表面粗糙度过高，或内表面划伤，套圈(支承套)内孔表面粗糙度当外周为橡胶的油封为 Ra0.8μm, 外周为金属的油封为Ra0.6μm。

⑨ 套圈内孔倒角不好：应按图7—104进行倒角。

⑩ 套圈材料选用不当：外周为金属的油封套圈材料应使用钢或铸 铁；内周为橡胶的油封可用轻合金、塑料、钢、铸铁等任何一种材料。

4.环境条件及其它彩响而漏油

① 油封周围温度过高，橡胶产生软化、膨胀和硬化、龟裂等(油

封唇口温度一般比工作介质高20～40℃)造成漏油，选择油封耐热性时，必须把唇口的温升计算在内(图7—105)。

② 环境粉尘或油中磨损颗粒拉伤密封唇部和轴表面(图7—106),造成漏油。为避免粉尘进入油封唇部造成的磨损，可采用图7—107所示的几种带防尘密封的结构形式的油封。其中A 型结构最好，B 次之，C 为一般防尘密封。也可在油 封上加一小滤油器(图7—108),过滤精度为350目，国外试验表明，油封寿命可延长3倍以上。

③ 环境温度不一样，允许的轴与油封之间的偏心量也不一样，必须 注意。例如由图7-109可知，环境温度为--30℃时，丁腈橡胶油封与轴 偏心在0.2mmTIR 时便出现漏油；而在0℃时，在同样偏心下却不会漏油 。

5. 油封被冲破而漏油

一般油封密封压力很低，只有0.3~0.5MPa左右。如果因背压等原 因造成密封处的压力增大超出此压力值、油封容易翻转被冲破而漏油。另 外油封螺旋弹簧装配时松脱漏装或者使用过程中漏装，油封翻转更是不 可避免。还常常发现只能正转的油泵反转时，油封常被冲破。

所以要特别注意油封处的密封压力不要超出油封的规定。近年来国 内已出现密封压力可达3~7MPa的油封，可以选用。装配时要谨防自紧 螺旋弹簧的松脱现象。并注意油封的密封方向。

(二) Y 型密封的故障分析及排除方法

Y 型密封圈和小Y(Yx)  型密封圈使用中，主要故障(失效)表现在困油、翻转、挤出、跟部磨损、异 常声、尘埃损伤及偏磨而导致密封件本身损环和漏油等方面。

① 困油：Y 型密封为单向密封，作双向密封时需用两个密封圈背对背使用。由于泄漏而在两个密封圈  之间形成困油区，会将低压侧密封圈挤入间隙(图7—110)而导致切破密封唇部而造成泄漏，加设支撑圈 并在支撑圈上开小孔可消除密封圈所受背压造成的困油现象(图7—111)。

在活塞杆密封之间也会形成困油区，阻止活塞杆外伸时带出的油膜在活塞杆内缩时带入而造成困油和 泄漏。困油严重时会使防尘圈变形甚至脱出。增设缓冲圈(图7-112)可以减轻Y 型密封圈的挤出、破损 和磨损，并可减少防尘圈的变形和脱出。此外还可采取开泄油孔卸掉困油区的压力油，或采用带金属骨架的 防尘圈，并用压板固定以防止脱出。

② 翻转：如果运动时摩擦力产生的外力矩大于Y 形圈本身的抗扭能力，密封圈会整周翻转或局部翻转 (图7—113),从而丧失密封能力。为防止密封圈翻转；可改进密封圈本身结构，如采用Yx 型密封圈，提高 橡胶硬度或采用抗扭挡圈(图7—114)。

③ 挤出：前面已经介绍 过困油挤出。在高压油作用 下，如果配合间隙过大，密封 圈跟部也会被挤出间隙，造 成损坏。为防止发生挤出，可 提高橡胶硬度和并用挡圈 〔图7—114a)〕,挡圈材料一 般为尼龙1010或聚甲醛。图 7—114c)所示的挡圈既能防 止挤出又能防止扭转，也可 在密封图中设金属骨架〔图 中d)〕,以增加Y 型圈跟部  的抗挤出能力。

④ 跟部磨损：跟部磨损 的主要原因是预压缩量大。

因此须注意密封圈的内外径尺寸与密封沟槽尺寸，合理选择密封圈的内外径与轴孔径及密封沟槽尺寸的配合。关于Y 型圈，V 型圈安装沟槽尺寸，我国对照ISO 标准，已制订了有关标准，图7-116为活塞和活塞 杆用动密封安装沟槽的结构形式，有关具体尺寸请查阅《GB2879—81活塞杆密封沟槽尺寸》《GB2879-80活塞密封沟槽尺寸》以及《GB2880—81液压缸往复运动、窄断面动密封 安装沟槽尺寸与公差》等标准。

根据上述标准，公差配合选取推荐如下(小Y 型密封圈): 孔用密封沟槽(开在轴上);内径f9;轴用密封沟槽(开在孔上):外径H8～H9; 运动件配合：H9/f9  或 H9/f8;宽度公差：L₀+0.25

不运动贴合面：低于v:

运动贴合面：低于 V(1).6/

⑤ 异常声：Y 型密封圈由于液压缸在高压、低速情况下工作时，有时会发出“辟里辟里”的声音，其  原因是密封圈沿轴或缸孔表面滑动时，橡胶与金属接触面间出现短时的“附着一脱离一附着一脱离”的现象，

此时还会使密封寿命缩短。

其解决办法是：降低胶料的摩擦系数；使密封接触面保持润油油 膜；避免使用粘度过低的液压油，滑动表面粗糙度不高于▽,尽力避免 过高的使用压力与过低的工作速度等。

⑥ 尘埃损坏：液压油中的污物及从活塞杆进入液压缸内的泥水、 尘埃及砂粒等，往往会使Y 型密封圈产生异常磨损；因此除了注意液 压油的清洁度外，应在活塞杆外伸端设置防尘圈。

⑦ 偏磨：当活塞杆受偏心负载作用时，会引起密封圈偏磨。装设 磨损调整圈可解决偏磨问题(图7-117)。

⑥ 裂纹：Y 型密封圈在某些严酷条件下使用时，可能出现图7-118所示的裂纹。例如高温高压下使用 的 Y 型圈，常产生这种现象。可通过选择适当的材质，并采用夹布橡胶Y 型圈来解决。另外采用不等高唇 的 Y 型密封圈是解决唇部开裂行之有效的方法(图7-119)。

⑨ 气泡型损坏和柴油机效应损坏：当液体中的气泡经过密封唇部时，气泡被压缩为原来尺寸的几分之 一。当这种气泡到达密封件的非压力侧时，便迅速释放出能量，使密封唇部立即破损，呈现出特有的“喇明 形”轴面沟槽，谓之气泡型损坏；当有一定比例的油蒸气的气泡，由于施加压力而达到足够高的温度时，它 会以类似于柴油发动机内燃的方式自燃。如发生这种情况，则防挤出环或支承环就会被烧坏或熔化，还可能 发生密封件的局部碳化和烧坏。所以必须防止空气进入系统和含有气泡的油液流经密封唇部。

⑩ 装配时因装配不好切破密封，导致漏油

将图7—120所示的装好Y 形密封的活塞往缸体孔内装时，如果未用导引工具，因唇部存在压缩余量  而缸孔口又不便于倒角，则活塞推入时造成密封唇部翻转而拉裂，造成漏油，可采用图中导引工具，其内孔  带导引锥面，并铣有开口或作成两片，装配时又快又好。Y 型密封唇部有倒角者，密封效果可提高，θ≥30° 为好，但根部不可倒角(图7—121)。

⑪  安装时，带入铁屑砂土尘埃，拉伤Y 型圈导致漏油，须特别注意。 在压力超过20MPa 时，要使用挡圈，以防挤出间隙造成泄漏。密封件材质与液压油不相容。

(三)U 形密封圈的漏油等故障排除

U 形密封在结构形状与Y 型密封相似，且均属于唇形密封，产生的漏油原因和排除方法基本上同Y 型 密封，可参照执行，下面只例举使用U 形密封圈的注意事项。

① U 形密封装入部位应正确倒角，以免造成装入时的拉伤产生漏油，倒角尺寸可参阅图7—122 所示。

② 与 Y 型圈一样，安装时唇边要面对压力油腔，不可装反(图7—123)。图中b)   的装法，即不能确 保密封又消除不了困油。

③ 国外有使用非对称形开槽U 型密封，可消除困油，卸除背压，防止唇部挤入间隙(图7—124)。

④ 安装U 型密封往活塞或孔内时，要采用图7—125所类似的方法引导。

(四)V 形密封豳的泪油原因与排除方法

① V 形密封安装形式有图7—126所示的几种方法，其各种压紧方式见图。当调节的压紧力过小时，唇 部抱紧力便不够，引起泄漏，此时应适当增大压紧力。

② 当压紧力过大或不均匀，容易出现局部温升  和磨损，而产生泄漏。这种磨损往往是引起V 形密  封圈泄漏的主要原因。此时，应根据情况，有必要适  当减少压紧力，并在圆周方向做到压紧力分布均匀。

③ 在采用金属制压紧环和支承环时，当其内孔 与密封间之间的间隙过大时，V 形密封圈也会产生 挤入间隙现象，为防止挤入间隙造成密封环的破损 而漏油，应尽量减少配合间隙。

④ 密封圈因污物毛刺而拉伤唇部，此时须根据情况予以更换。

③ 夹布橡胶V 形圈是以解决高压下耐压密封而设计的。但这种密封圈在中低压(0~6.3MPa) 下往往 会产生漏油。作为解决办法可在不增加V 形密封圈之密封环数量的情况下。采取非夹布的耐油橡胶密封环与带夹布的橡胶密封环组合使用的方法(图(7— 127)),前者在压力较低时起密封作用，后者在压力较高时 起密封作用，这样在全压力范围内均可达到良好的密封。

⑥ 其它原因：如密封材质与液压油不相容等。

(五)0形密封图的漏油等故障原因及排除方法

导致O 形密封圈漏油等故障的原因包括设计、加 工、装配使用等方面。

① 0形圈沟槽设计不好引起泄漏等故障

0形密封圈沟槽各尺寸参数的设计与选用，对密封性能和使用寿命影响很大，合理设计是保证可靠密封的前提，应高度引起重视。

0形圈密封形式分为径向密封(包括液压气动用动密封、液压气动用静密封)、轴向密封(包括受内压 密封、受外压密封)、O 形圈密封设计时主要是沟槽形状、尺寸及公差、表面粗糙度度的设计。

沟槽的形状可按表7-20选取，一般选用矩形精，其 有关密封形式和沟槽结构见图7—128所示。设计时，沟 槽尺寸do 和d₆,d₉ 和d₃ 之间的同轴度公差，对于直径为 50mm或50mm 以下的不允许超过φ0.05mm; 直径大于 50mm时不允许超过φ0.10mm。沟楷的外边口一般采用 较小的圆角半径，即r₂=0.1~0.2mm,  这样可避免该处 形成锋利的刃口而切破密封，还可防止挤出间隙切破O 形圈，动密封时植底圆角半径r₁可取r₁=0.3~1mm.   静 密封沟槽取r₁=d₀/2(d。 为自由状态下O 形围截面直 径),沟槽详图见图7—129所示。

沟槽宽度b 和深度h 是密封沟槽的重要结构参数。 沟槽的深度取决于O 形圈所要求的压缩率，至少必须小  于d₀;沟槽宽度一般取b=(1.1～1.5)d。、静密封b取大  值，动密封取小值。如有挡圈，则相应增加其宽度尺寸， 保证装配后的O 形圈与槽壁之间留有适当间隙。但不能  过大，否则在交变压力的作用下就会变成有害的“游隙”, 增加O 形围的磨损。

可按表7—21所列选择0形圈沟槽的尺寸公差，三 角形沟槽尺寸可参阅表7—22所示。关于O 形密封圈沟 槽的详细设计可参阅GB1235—76及GB3452.1～83 等 标准。或按表7—23和表7—24选取。

有关密封表面的粗糙度可参阅表7—25选取。密封 表面的粗糙度选择不当，往往导致摩擦发热和增加泄漏 量，更造成O 形圈的老化和龟裂，但过低的表面粗糙度 实践证明也并不是件好事。密封圈沟槽的不同轴度对密封圈的密封性影响也不可忽视。如图7—129所示，当h₁<h₂,     会导致上半 部分0形圈压缩大，下半部压缩过小或根本无压缩，造成密封不良甚至密封失效；而且容易造成0形圈的 扭曲现象。扭曲是导致O 形圈损坏和泄漏的重要原因。

表7—21                        0形图沟槽的尺寸公差

表7—23                                                                 单位：mm

表7—24   0形圈密封腔体尺寸公差            

O 形圈的压缩余量e 的大小直接影响O 形圈的密封性能和使用寿命，过大过小均不利。考虑压缩余量 大小的因素有：足够的密封面接触压力(大于液体工作压力);摩擦力尽量小；尽量避免压缩永久变形等，这 些因素往往彼此间是有矛盾的，需根据不同情况作出合理设计， 一般可参阅表7-26进行。回转动密封时， 压缩余量推荐给外圆，考虑到卡夫一焦耳效应， 一般旋转用0形圈的内径宜比轴径大3~5%,半径的压缩 率t=3～8%;       对低摩擦运动用O 形圈为了减少摩擦力，一般应选取较小的压缩率，即e=5～8%,        低温  与高温交替变化时，压缩率推荐为25%。考虑压缩率时，还要考虑实际购得的O 形圈线径实际尺寸。

表7—26     国内压缩余量参考值

 ② O 形圈沟槽加工不良造成漏 油等故障

所谓加工不良包括上述的沟槽尺  寸、密封表面粗糙度及密封沟槽的同 轴度不同等问题，未达到设计要求。一  般密封沟槽加工好后，应按图纸尺寸  严格检查，不合理的要返工或者报废， 另外还有下述问题须在加工中引起重  视。

i) 避免已加工好的密封沟槽碰伤或留有机加工刀痕。若铣刀加工后形成了刀痕可用车刀进行同心圆加工，再装0形圈就不易泄漏。刀痕方 向不得与泄漏方向一致。如果是轴向密封，轴向刀纹就容易成为漏油的原因。这类造成漏油的现象是非常普 遍的(图7—131),必须注意。

i)  平面静密封时，因O 形圈沟槽凹坑深度h 加工尺寸太深(大于d。)或上下油孔偏心造成泄漏(图7—132)。

ii)焊接变形造成泄漏。由于焊接加工会产生变形，所以若先加工好O 形圈凹槽再焊接，则可能出现因 变形而产生泄漏。而若焊后再加工便有所不便。此时可按图7-133所示，A 部尺寸先下凹0.1～0.3mm, 焊 后便可保证A 与B 齐乎，并且加工时，O  形圈配合尺寸(圆圈)适当加大；而且即使是在低压下使用，也 应采用支承环的结构；对线径大的O 形圈，最好使用动密封用O 形图。

iv) 因加工不好，密封盖尺寸或法兰盖尺寸超差，使间隙过大造成密封圈的挤出现象，或者因沟槽尺寸  过窄而切破密封(被咬伤),导致泄漏。这种现象对动静密封的O 形圈都存在，除了采用加挡圈的方式防止  密封圈的挤出外，另外要注意保证密封盖法兰盖等的尺寸公差，注意安装螺钉要有足够的强度，不要因螺孔  太浅和螺钉过长而出现少量的顶底现象，这样容易出现高低压交变作用，将挤入间隙的O 形圈咬坏，造成  密封失效(图7-135、图7-136),另外合理选择密封间隙和选用硬度较大的材质也可缓解挤入间隙的现象， 表7 - 27为前苏联在采用O 形密封圈时所推荐的密封间隙和硬度关系，可作为参考。

表7—27          前苏联通用密封间隙与工作压力和O 形图硬度的关系

③ 起因于装配不良产生的泄漏

i) 装配时装入不合格的O 形密封圈，例如使用密封表面有拉伤和沟纹、缺口和飞边以及变形老化龟裂 的 O 形圈，或者密封件不标准，尺寸超差外径过大等。装配时如果硬挤装入，会切破密封圈。飞边过大的 0形圈可用图7—137所示的工具修磨掉。

ii) 装配时O 形圈脱落错位，压紧后被压扁，并且偏离被密封的位置，不能起密封作用。另外在水平方 向密封(如油缸缸盖)处装配密封时，O 形圈会因自重松弛下垂，必须注意因此而造成密封失效的现象。为 避免此类现象发生，可在密封槽内涂上黄油粘住O 形圈再进行装配，也可立起来装配(图7—138)。

另外，为了防止在装配时出现O 形圈下掉和产生挤出现象，在设计时就应考虑将0形圈设置在哪一位 置上(图7—139),才可有效防止装配时O 形圈的下掉和挤出。

ii) 采用螺纹旋紧的缸盖，当缸体的螺纹内径 比O 形圈(装在缸盖上)的外径小，装配时，牙 尖将损坏O 形圈。另外从螺纹部分到滑动部位的 过渡处，倒角不够大或者未去毛刺以及表面很粗 糙时，若强行拧入缸盖时，也经常会出现损坏0 形圈，造成不密封漏油的情况(图7-—140)。对于 前者，可适当修改螺纹的内径尺寸，后者可加工一 平滑锥面滑坡过渡，并注意仔细倒角和去毛刺。

iv)孔口未倒角，0形圈装入时会被孔口尖角 和毛刺划破而漏油，应该在孔口做成大的圆角过 渡或做成光滑锥面过渡，否则会因夹角或夹角处 的毛刺切破O 形圈(图7—141)。做成光滑锥面 时，孔口的安装引入角见图7—142与表7 — .28所示。

v)O 形圈从有螺纹、键槽、扁方、花键等位置装入时，被锐边尖角切破而产生漏油。此时要用软带或 纸套包住上述部位，或者使用引导工具装配(图7—143与图7—144),在推入孔中时也必须用铜套或铝套 导向推入O 形圈，用专门的装卸工具拆卸。

vi) 对往有横孔的工件内装入0形圈时，也会切破O 形圈，要将有横孔的部位加工成双倒角形状，或 者用软木条塞住，装配时慢慢推入，或者将横孔孔口倒成不少于O 形圈的实际外径D,  坡口斜度 一般为  a=120°~140°。 否则容易切破O 形围产生漏油(图7—145,图7—146)。

vii)装配时用错压紧螺钉，如螺钉长度 不适合或前端螺纹有效长度不够长或安装 板上螺孔攻丝深度不够，这样表面上将螺 钉拧紧了，实际两个平面并未贴紧，导致平 面结合面漏油，这在阀类板式元件的安装 时容易碰到。

④ 起因于密封材料与液压油不相容， 可参阅表7—13。

⑤ 使用条件不当造成的泄漏

i) 被密封的E 力过高或因冲击压力过大造成O 形圈的泄漏。一般不加挡圈的O 形圈，静密封时压力可 较大，但用于动密封，如果压力超过4MPa, 则可能漏油，所以一般要加挡圈。

压力冲击会使局部瞬时压力比正常压力高 好几倍，可能使O 形圈失去密封性能(瞬时)。如果是高压(>25MPa)的动密封可改 用Y.U.V   型等唇形密封，否则不能可靠 保证O 形圈不漏油，但如采用图7—147 所示的压力补偿型O 形沟槽而用O 形塑 密封，在16MPa 压力下也可不漏。这种O  形密封圈沟槽尺寸一般为：槽宽b 比O 形圈线径d。大0.2~ lmm,  槽底径D 比 O 形圈内径少0.2~2mm, 在活塞端部靠近槽底钻2～4只直径为φ2~φ4的小孔，单作用缸打一头，双作用缸打两头〔图7—147a)],  活塞外径与缸径配合间隙可放大，0 形圈截面直径越大，间隙也可越大，一般为0.1 ~0.5mm 。通常的密封圈接触在A 点，而这种 密封接触在C 点(侧面),随着压力增高，C 侧面贴得更紧，起压力补偿作用。同时活塞加工尺寸公差没有什么更大要求，表面粗糙度为√ 便可。                 

ii)O  形圈用于回转密封时，线速度不能太 高，一般以0.3~0.5m/s 为宜，否则会产生漏 油。因为O 形圈用于旋转密封时，在接触处产生摩擦热，温度不断上升，在接触处出现断油现象造成磨损和老化。且处于拉伸状态的橡胶遇热产生收缩现 象(焦耳效应),即产生“摩擦热一收缩一箍紧力增大一产生摩擦热→……”,反复循环，大大加剧了橡胶老化龟裂和磨损，导致密封失效、产生泄漏。泄漏量与转速有关 (图7—148),为此， 一般将O 形圈内径设计成与转轴直径相等 或稍大一些(3～5%)。在安装时使O 形圈从外向里压缩，并将 断面的压缩量也设计得小一些(约为5%)。此外，尽量使用耐 热 的O 形圈材料，并考虑O 形圈的散热和润滑(图7—149)。另外可斜置安装0形圈(图7—150)。采用这些措施后，可达到PV 值(密封压力×线速度)为5.6MPa×7.65m/s=42.84MPa ·m/s 的值。

iii) 使用中灰尘和污物侵入密封部位，损坏密封造成泄漏。 除了采用防尘措施外(图7-151),还应防止液压油的污染，以  免硬性污物随油液流至密封部位，拉伤运动副和密封部位，造成  泄漏。

iv)  使用中的O 形圈拧扭或扭曲，造成泄漏。如图7—153  所示，0形圈在作往复运动的同时，相对于滑动面还会产生扭矩  (因摩擦力)而本身回转，产生此回转的转矩主要是由于活塞、活  塞杆和缸体的间隙不均匀、偏心过大、0形圈截面直径不均匀， 使接触面压力不均匀(单边)等原因，导致O 形圈局部位置摩

擦力过大而造成的。O 形圈的回转及往复运动的合成造成拧扭现象，可能导致0形圈断裂而漏油。

防止拧扭现象的措施有：a、正确设计和加工密封沟槽，保证加工精度和安装精度；b、0 形圈装配时。 不要扭曲地装在沟槽内，装前可在O 形圈沟槽内涂敷润滑酯；c、低压下也易产生拧扭现象的地方要采用密封挡环的结构；d 、运转过程中，O 形圈的接触面上要能保证有充足   的润滑油；e、使用不易产生拧扭现象的密封圈，如D 形图、T 形圈等， 并采用低摩擦系数的材料作O 形圈。

v) 和漏油现象相反，还有个漏气问题。例如液压泵进油口如果是 自吸的泵，进油口是负压。如果采取O 形围平面密封，应采取环形槽 的形状，否则容易漏气。原因是在高真空下如采用图中a)  的形式，则 0形圈有可能被吸进泵内(图7—153)。

常见的O 形圈密封实例如图7—154所示。

(六)机械密封的漏油故障及排除

机械密封的结构形式多种多样，从其基本结构来看均是由一组以  一定比压接触的能相互滑动的固定部分和转动部分组成，可以做到几  乎无泄漏，油封只能用于低压下的旋转轴封，而机械密封可以在高温、高压和高速的条件下使用，接触面的磨损可自动补偿，使用寿命长，功耗小，对轴无损伤，并能适应轴回转 时的振动。但初期成本高，结构较复杂，装卸较困难。发生漏油后不能用增加紧固力的方法解决。机械密封 的结构型式和结构实例见图7—155～图7—157所示。机械密封漏油原因及排除方法如下：

1. 密封面上的精度不好

2.材料选用不当或有缺陷

t.械密封的硬质材料和软质材料要选用得当，才能保证相对运动表面耐磨，散热，耐腐蚀及自润滑性好

的要求，从而防止漏油。

一般硬质材料应这样选用；低负载  时用淬火钢及铸铁；中低负载用钨铬钴 合金及三氧化二铝陶瓷；中高压负载用 碳化钨 (WC)  系的超硬合金及碳化硅  (SiC), 而软质材料以自润滑性好及干滑  性好的石墨碳等为好。一般用树脂结合  碳或烧结碳，配入 SiO₂ 及Al₂O₃  等耐磨  材料，并加进Mo 及S 等提高润滑性能， 以环氧苯酚及聚酰胺等树脂作没透剂， 用巴氏合金及Sb 等混合熔炼制成。

发现上述软硬两材料有拉伤、龟裂、 缺口及污物粘附时，须针对情况逐一采 取对策。

3.结构上存在问题

① 设计、安装时应注意压紧元件是否合理和失效，螺母及小螺钉是否松动等。

② 传动方法(键、销等传动方式)是否有同题。

1.回转轴；  2.缓冲环； 3.静环密封； 4.静环：

5.密封端面 6.动环；

7.背端面 8.弹簧座；

9.高压侧流体  (密封流体);

10.弹簧  11.外壳；

12.轴封(0形图) 13.进油口

4.动、静环使用中受压或温升产生热变形

如图7—158所示，图中只有A、F、H3 组是 动静环平面平行，不平行时显然会产生漏油。既便 是图中的平行平面，在大负载、压力高和热变形 (温度高)大时，也会产生泄漏，所以设计加工时 要保证是平行于轴线的平行，不要是变形后凸凹 (斜交)抵销的平行。

5.可动部分的追随性差，造成漏油

① 轴封：轴封采用O 形圈及挡环。当0形圈 压缩余量选择不当，容易产生O 形圈的追随性 (跟轴)差而漏油。

② 其它：如弹簧座导向不好，弹簧歪斜别劲， 轴歪扭，间隙不当，密封圈楔入间隙等，加上污物， 使动环与静环不能跟踪贴紧，造成密封泄漏。应根  据情况采取对策。

6.零件磨损

特别是密封面，有划伤或缺口等，一方面造成泄漏，另一方面划伤部位加剧磨损造成更大泄漏。另外材 料的PV 值太小，使用时超出了PV 值极限、冷却不良、安装不良均会造成机械密封有关零件特别是密封面 的磨损而漏油，须根据情况，采取对策。

7.  在机械密封的静环上开一道或多道减压小槽，并且使静环接触面积增大(D+>D₄¹),        可大大提高 密封性能，减压小槽起到迷宫式密封的作用(图7—159)。

(七)填料密封的漏油原 因和排除

填料密封的使用情况见图 7—160所示。其漏油原因和排 除方法如下：

① 接合面的粗糙度、不直 度和不平度不好。

特别是金属材料的填料， 若两构件以平面结合时，不直

度及不平度不好均会产生局部间隙造成泄漏。即使两个表面是理想平行的，但表面粗糙度也会引起泄漏。因 为表面粗糙度的影响，两表面不可能百分之百的接触，在表面之间形成孔隙(图7—161)而漏油。 一般精 车表面的实际接触面积仅为理论接触面积的15%左右。精磨表面为30~50%,精研表面才能达到90%。这 样，在两面不相接触的微观凹陷处，形成了截面形状多样、大小不等、弯弯曲曲的众多孔隙，孔隙的截面积 大于流体介质的分子或分子团，这些孔隙就成了泄漏通路，在结合面两端流体压力差下产生泄漏。

所以保证接合面的平直度、平面度及粗糙度要求，是防止泄漏所必须。一般橡胶填料，两接触面的粗糙

度(光洁度)应为Ra12.5μm(V₃)     之内，石棉为Ra6.3~3.2μm(V4~V5),            聚四氟乙烯为Ra3.2~1.6μm

(▽5~V6),  金属材料为Ra1.6~0.8μm(▽7~78),    非金属与金属组合密封填料为Ra 3.2～1.6um(75

▽6)。

② 密封填料的厚度不够，容易产生泄漏。但厚度太厚，压紧力应大。所以厚度要选择恰当。密封宽度 一般也应适当宽些。

③ 要有足够的压紧力，用稍粗而且强度刚性好的螺栓压紧，这样可防止受力伸长而降低了压紧力。

(八)其它密封的溜油原因和排除

1. 密封胶

密封胶涂敷前具有流动性，可充满两结合面之间的缝隙，在一定紧固力下起密封防漏作用。按其在两结 合面间形成薄膜的性质可分为干性附着型、干性可剥型、非干性粘型与半干性粘弹型四类。按其密封原理和 化学成分的不同可分为液态密封胶和厌氧密封胶两人类。

干性可剥型涂敷后，溶剂挥发快，形成一层弹性的皮膜，易于从结合面上剥掉。其耐振动性好，但易于 挥发，难于在大面积上使用。

非于性粘型密封胶涂敷后长期不干，始终保持粘弹性，所以它的可拆性好，具有较高的耐振动和耐冲击 性，适合大面积涂敷。

半干性粘弹型介于上述二者之间，兼有二者优点。

厌氧密封胶适用于螺纹管接头等一些较小平面的耐压密封，可防冲击松动，防漏。液态密封胶和厌氧密封胶使用方法为：预处理(去油去锈去污)→涂敷(涂层0.06～0.1mm)→干 燥 →紧固。

使用密封胶产生漏油故障和排除方法有；

① 使用方法不对，涂敷不周，缺胶，干燥时间过短或过长，表面涂敷前油未去除干净，涂层内夹有气 泡等造成漏油，可按密封胶的使用说明书正确使用。

② 间隙过大：使用密封胶的密封面之间的间隙一般不能大于0.2mm, 且不可忽视结合面的加工精度。

③ 使用温度和使用压力超过密封胶的规定值，此时应按规定的温度和压力下使用。

④ 机械方面的原因：如紧固力不够，螺钉松动，结构不合理，特别是冲制件，因尺寸变动大，不适宜 单用密封胶。

⑤ 密封胶的型号选用与被密封的流体介质不相容，而不能密封。

⑥ 密封胶变质：一般应在有效期内使用，加强对密封胶的保管和存放。

2. 聚四氟乙烯密封带

聚四氟乙烯密封带常用于液压件管塞螺堵及管接头螺纹连接处的缠绕密封用。如使用不当也会产生泄 漏，为此：

① 缠绕在螺纹上的方向要对头，否则，螺纹拧入时，缠绕的胶带全部被挤出而造成泄漏。

② 螺纹表面太粗糙，聚四氟乙烯带被切破，所以缠绕前应先清洗螺纹表面的毛刺，缠绕后用手涂抹胶 带，使其均匀贴在螺纹上，不要有空档。

3.活塞环密封

活塞环属半永久密封，用高级铸铁或铸造磷青铜制成的矩形密封环，开口可在径向涨缩产生密封，正因 为有开口，所以不能完全阻止泄漏。磨损后能自动涨开，因而寿命长。同时适用高速和不同工作介质，适用 的压力和温度范围广(低压～32MPa)。

活塞环用于液压时，产生漏油的原因是毛刺或污物将活塞环卡死在槽内，不能涨开而丧失密封性能；有 时因活塞环材料及热处理不好产生断裂，此时不但不密封，而且可能拉坏被密封面(如缸体孔)。所以活塞 环在装配前应检查它的弹力和涨缩性能，并倒除干净活塞环锐边上的毛刺和活塞上环槽的毛刺，并清洗干 净，方可投入装配，应参阅图4—27设计安放活塞环的沟槽。

4. 问隙密封的泄漏和排除方法

间隙密封是靠相对运动件的配合面的间隙产生的液体流动阻力来进行密封的。液压元件上采用间隙密 封的位置很多，但这种方式由于存在环状间隙或平板缝隙，不能完全阻止泄漏，只能力求减少。由缝隙流量的 计算公式可知，要减少间隙密封的泄漏，须尽量减少配合间隙、降低压差，增加密封表面长度，提高加工质量 来减少泄漏。另外采用在配合表面开均压槽(如阀芯)和采用可补偿间隙(如齿轮泵的浮动侧板)的方法。