液压密封基础知识及油缸设计
一、液压密封系统：
液压传动是靠密封油腔的容积变化来传递力和速度。
密封不良可造成油液泄漏，从而使得机构运动不稳定，降低容积效率，污染环境，严重时会建立不起压力，系统不能工作。
二、常用的轴用、孔用（往复运动用）密封方法：
1．
间隙密封：（图1）
优点：简单，不用任何密封件，摩擦力小。
缺点：不能完全阻止泄漏，且密封性不能随压力升高而提高。
应用：直径较小，压力较低，速度较快，密封性能不是很高的环境，如换向阀、液压泵（柱塞泵）、液压马达等。
在油缸中几乎不采用。
2．O形圈密封：（图2）
一般用橡胶制成。
优点：结构简单，密封性能良好，摩擦力小。
缺点：磨损后不能补偿，寿命短。
应用：可用于直线往复和回转运动，但更多的是用于固定密封，如管路、油缸盖和缸套间的密封。
或适用于低等级、非关键器件。
3．U形密封件密封（即：常用的UN圈或Yx圈）：（图3为孔轴通用）
分类：轴用、孔用、孔轴通用三种。
一般选孔轴通用，即UN圈。
特点：两侧唇口对称。
优点：结构简单，安装相当简单，使用压力较高（最高可达40Mpa）,密封性能良好，密封性能随压力升高而提高，并能自动补偿磨损量，摩擦力小，成本低，对油缸的表面要求也不高。
缺点：
密封圈质量容易材质影响，国产件一般寿命在1-2年。
进口件则寿命较长。
使用温度一般＜100℃
往复速度：≤0.5m/s
应用：相当广泛。
4．挤压式密封件密封（即：常见的格来圈及斯特封）：（图4）
格来圈（图4）
斯特封（图5）
优点：结构简单，使用压力高（最高可达70Mpa）,密封性能良好，密封性能随压力升高而提高，并能自动补偿磨损量，摩擦力小，成本低，使用温度可达120℃，往复速度：≤15m/s，寿命长。
缺点：
对油缸的表面要求较高。
安装较困难，特别是格来圈，需专用工装。
应用：相当广泛。
5．V形密封件密封：（图6）
由压环、密封环、支撑环组成。
标准系列压力为10Mpa，重载系列持续工作压力可达63Mpa。
一般适用于大型液压油缸。
优点：耐压高（最高可达63Mpa）,密封性能良好，工作可靠。
缺点：摩擦阻力大，调整困难，对油缸要求较高，如活塞杆硬度一般都要求在HRc45以上。
应用：在高压系统中用得较广泛。
如我公司集装箱事业部所用的美国太平洋公司产的折弯机油缸。
6．其他常见密封件密封：
DAS孔用紧凑型组合密封圈密封（图7）
特点：活塞轴向尺寸短，安装方便，成本低。
应用：往复运动的活塞及液压缸，如推土机，挖掘机等。
SPGW活塞组合封密封（图8）
特点：低磨擦力和极好的耐磨性，并且耐液压冲击，可用于负载变化大的场合。
应用：汽车吊、挖掘机等。
三、往复运动用防尘密封件：
1．无骨架防尘圈：（图9）
特点：结构简单，安装方便，成本低，油缸工作环境较好情况下使用。
应用：应用相当广泛。
2.骨架式防尘圈：（图10）
特点：结构简单，安装方便，成本低，油缸工作环境较差情况下使用。
应用：应用广泛。
3.双作用防尘圈：（图11）
特点：结构简单，安装方便，并兼有密封功能，油缸工作环境较好情况下使用。
应用：应用广泛。
四、常见旋转油封：
一般用于各种旋转轴上，以密封各种润滑油、润滑脂、水及其他流体，如油泵、液压马达，又如辊轧机辊轧轴等。
工作压力：≤0.1Mpa
旋转速度：≤14m/s
1.无骨架旋转油封：（图12）
2．骨架式旋转油封：（图13）
五、几种典型的油缸密封形式
1、
孔轴全部用UN圈型式（，如图14）
特点：该型式优点为成本低、室内经济缸常用。
一般用于小型折弯机、剪板机、注塑机等。
2、
霞板形式（如图15）：
孔用密封：格来圈
轴用密封：斯特封
特点：低摩擦力、运动速度高。
一般用快速压床、数控机床。
2001年九运世纪坛行走油缸采用的就是该密封形式（行走时，速度超过1m/s）
3、
UN和霞板混合式（如图16）
4、重型、环境较恶劣、油缸受较大的径向力的密封型式（如汽车吊、挖掘机等，图17）：
六、油缸设计问题
1、材料：
缸体：低压缸——一般为碳钢，也可用铝合金、青铜、不锈钢。
中高压缸——碳钢，如20#、35#、45#无缝钢管等。
采用20#钢作缸体，在要求较高时，特别在采用霞板密封件时要求渗碳处理，对45#钢缸体一般不能焊接。
活塞：低压缸——铸铁、碳钢、铝合金、不锈钢均可
中高压缸——碳钢、铸钢、铸铁
活塞杆：碳素结构钢，如45#、35#钢。
2、表面光洁度：
缸体：且不得有明显纵横向刀纹，特别注意纵向（轴向）绝不能有刀纹。
活塞杆：表面一般要求镀硬铬。
建筑机械用活塞杆，最低硬度为HRc60。
槽内表面：一般为左右。
七、油缸设计尺寸配合问题：
1、 UN圈
1）
缸（孔）用（图18）
尺寸B
P（Mpa） B P（Mpa） B
<5 D-0.5 20～30 D-0.2 5～10 D-0.4 30～40 D-0.1 10～20 D-0.2
尺寸D1
D < 100 D1=D-1
D≥100D1=D-2
槽宽H
h < 6 HA=h+0.7
h≥6HA=h+1.0
HB=HA+档圈厚度
倒角C
D < 16 C=2.5 D=16～30 C=3 D=30～60 C=4 D=60～120 C=5 D=120～250 C=6.5 D=250～400 C=8
2) 杆（轴）用（图19）
槽宽H
h < 6 HA=h+0.7
h≥6HA=h+1.0
HB=HA+档圈厚度
尺寸B，B1
P（Mpa） B B1
<5 d+0.5 d+2.4
5～10 d+0.4 d+1.6
10～20 d+0.2 d+0.8
20～30 d+0.2 d+0.5
30～40 d+0.1 d+0.34
倒角C
D < 16 C=2.5
D=16～30 C=3
D=30～60 C=4
D=60～120 C=5
D=120～250 C=6.5
D=250～400 C=8
注：
压力≥21Mpa情况下，选UN圈时一般要求加挡圈。
UN圈在压力较低、非长期使用时，为降低成本和方便安装，在D确定的情况下，d 尽量选大，h则选小。
3）导向环（图20）
2、
霞板形式
1）轴用阶梯圈（斯特封）（图21）
S
活塞杆直径d B G
0～20MPa 20～40MPa 20～36 d+11 4.2 0.6～0.3 0.3～0.2 40～180 d+15.5 6.3 0.8～0.4 0.4～0.2 200～630 d+21 8.1 1.0～0.6 0.6～0.4
2）
孔用方形圈（格来圈）
S
油缸直径D B G
0～10MPa 10～20MPa 20～40MPa 40～70 D-11 4.2 1.75～0.9 0.9～0.4 0.6～0.1 80～125 D-15.5 6.3 2.0～1.0 1.0～0.4 0.8～0.2 140～320 D-21 8.1 2.25～1.1 1.1～0.5 0.8～0.2
3、
O形圈（GB1245-76）（图23）
O形圈断面直径 B H A
1.9
2.5+0.10 1.4-0.05 2.6+0.10
2.4
3.2+0.15 1.8-0.05 3.2+0.10
3.1 4+0.15 2.4-0.05
4.2+0.20
3.5
4.5+0.15 2.7-0.05 4.7+0.25。