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5-1_密封概述.ppt

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密封 概述
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5-1 液压与气动密封概述,一、 密封的功用 (1)密封用来防止流体泄漏,泄漏分内泄漏和外泄漏。 泄漏带来能量损失、环境污染。密封减少泄漏的同时还要考虑密封力对液压气动元件的低速性能、响应和精度的影响。 (2)阻止外界空气、水分和灰尘侵入系统。,5-1 液压与气动密封概述,二、 密封的类型 动密封和静密封 成形填料密封、胶密封、带密封和填料密封 接触密封和非接触密封 辅助密封,5-1 液压与气动密封概述,二、 密封的类型 按密封对偶面有无相对运动分:动密封和静密封 动密封:密封偶合面之间有相对运动,动密封有往复动密封和旋转动密封。 往复动密封又分为孔用密封和轴用密封,孔用密封是密封件与孔相对运动,轴用密封是密封件与轴相对运动。 动密的特点:密封,减磨、降阻,5-1 液压与气动密封概述,二、 密封的类型 静密封:平面密封和圆柱密封,平面密封有受内压和受外压之分,5-1 液压与气动密封概述,二、 密封的类型 按密封件形状和型式分:成形填料密封、胶密封、带密封和填料密封。 成形填料密封:通过压模成形的密封件。 填料密封:固态软质材料堵塞泄漏通道。 带密封:通过缠绕和贴敷在泄漏处 胶密封:液体或膏状涂敷在泄漏处,5-1 液压与气动密封概述,二、 密封的类型 按密封对偶面有无直接接触分:接触密封和非接触密封。 接触密封:压缩型和压力赋能型(有自密封的能力)。压力赋能型又分挤压型(O形密封类)和唇形。 非接触密封:间隙密封、 迷宫密封和动力密封。摩擦力小、磨损小但密封效果差,主要用在防治内泄漏。,5-1 液压与气动密封概述,二、 密封的类型 辅助密封: 防尘圈、档圈、导向支承环、 缓冲圈和防污保护圈,5-1 液压与气动密封概述,三、 对密封的基本要求 密封效果与摩擦是相互制约的。提高密封性能会带来摩擦力的增加,加速密封件的磨损,运动件的机械效率降低。 综合性能: 密封性能 摩擦性能 耐压性能 其他的经济技术性能:寿命、安装性能和经济性,5-1 液压与气动密封概述,三、 对密封的基本要求 密封的综合性能不仅与密封件本身的性能有关(单体性能),还要看密封件的使用条件(安装结构尺寸、使用环境、压力条件等)下的实际性能(实机性能) 综合性能的评价:单体性能、实机性能,5-2 液压与气动密封理论,一、 密封机理 弹性密封体的压缩变形, 产生与对偶面之间的接触应力,密封材料挤入密封面的微观凹坑。 静密封只要不是过度压缩导致不能回弹就能实现绝对的密封 动密封要兼顾密封和摩擦以及运动件的机械效率。摩擦发热加速密封件老化失效,降低油液粘度增加泄漏,破环油膜加剧磨损;磨损减低密封件的寿命;摩擦力增大液压缸的启动压力和引起低速爬行; 影响伺服元件的控制精度。,5-2 液压与气动密封理论,二、密封件的润滑、摩擦与磨损(1) 密封件的润滑 实际上,密封件是浮在润滑油膜上的运动状态下油膜厚度与相对运动速度、流体粘度、接触面应力等因素有关 油膜厚度与相对运动速度:速度越大,油膜越厚。 油膜厚度与接触面应力:接触面应力越大油膜厚度越薄。,5-2 液压与气动密封理论,二、密封件的润滑、摩擦与磨损(2) 密封件的摩擦 摩擦与运动速度:静止时边界润滑状态,材料较软的密封材料还可能嵌入密封表面的微小凹坑,造成粘着 ,启动摩擦力大;随相对运动速度的增加,油膜厚度增加,使摩擦力下降;随着相对运动速度的增加,粘性摩擦力增大,5-2 液压与气动密封理论,二、密封件的润滑、摩擦与磨损(2) 密封件的摩擦 摩擦与表面粗糙度:表面太粗糙, 要有足够的油膜厚度才能避免边界润滑状态,如果金属与密封件直接接触还会导致密封材料粘着在金属基体上。,5-2 液压与气动密封理论,二、密封件的润滑、摩擦与磨损(2) 密封件的摩擦 摩擦与爬行:动静摩擦系数的差异是爬行的主要原因 聚四氟乙烯材料:动静摩擦系数接近,摩擦系数低,自润滑性,可以作固体润滑材料使用,5-2 液压与气动密封理论,二、密封件的润滑、摩擦与磨损(2) 密封件的摩擦 摩擦与停留时间:停留时间越长,油膜被挤压越薄,摩擦系数增加,5-2 液压与气动密封理论,二、密封件的润滑、摩擦与磨损(3) 密封件的磨损 表面粗糙度值越低,磨损越小,但过低的粗糙度不利油膜的形成。磨损还与表面纹理有关。,5-3 液压与气动密封材料,一、 密封材料的性能指标 (1)耐油和耐化学品的性能 橡胶遇油或油中添加剂而膨胀 橡胶中的增塑剂溶于油中,使橡胶体积、重量改变,硬度和弹性降低 与矿物油溶解度参数相近的橡胶材料容易膨胀,不耐油;丁腈橡胶最耐油,5-3 液压与气动密封材料,一、 密封材料的性能指标 (2)机械性能 密封材料的密封性能主要是由其机械性能决定的。,5-3 液压与气动密封材料,一、 密封材料的性能指标 (2)机械性能a、 硬度 硬度指材料表面抵抗变形和破坏的能力 硬度与强度有近似关系 橡胶的硬度用绍氏硬度表示 硬度越高耐压能力越强,耐磨性好 硬度低,材料柔顺,对提高密封性能有利,5-3 液压与气动密封材料,一、 密封材料的性能指标b、 抗张强度与伸长率 影响密封件的安装性能,抗张强度越低,易应力松弛和永久变形,5-3 液压与气动密封材料,一、 密封材料的性能指标c、 弹性影响密封件的密封性能,消除偏心的能力,5-3 液压与气动密封材料,一、 密封材料的性能指标d、 永久变形,5-3 液压与气动密封材料,一、 密封材料的性能指标 (2)机械性能e、 耐磨性 影响密封件的使用寿命,与硬度和抗拉强度相关,5-3 液压与气动密封材料,一、 密封材料的性能指标 (3) 耐热性能 (4) 耐低温性能 (5) 老化与耐候性 (6) 透气性能,5-3 液压与气动密封材料,二、 常用的密封材料及其性能液压与气动中,主要是各类合成橡胶和合成树脂(1)合成橡胶优点:弹性模量小,易变形 常温下无屈服点,可以经受较大的变形 抗疲劳性能好缺点:遇油膨胀,热致老化,酸腐蚀,低温失去弹性,变形后回复有延时,变形后有少量的永久变形,5-3 液压与气动密封材料,二、 常用的密封材料及其性能液压与气动中,常用的合成橡胶材料丁腈橡胶(液压常用的材料)加氢腈橡胶(耐热老化)氟橡胶(耐热、耐油)聚胺酯(耐磨、耐压、热塑性合成橡胶),5-3 液压与气动密封材料,二、 常用的密封材料及其性能(2)合成树脂 总体性能处在相交与金属之间。比合成橡胶刚度大强度高,合成树脂材料的摩擦系数小,适合做动密封材料。 但合成树脂材料的弹性、柔顺性不如橡胶,很少单独做密封件,而是和橡胶材料一起构成复合密封件,以弥补橡胶材料的刚性不足。,5-3 液压与气动密封材料,二、 常用的密封材料及其性能(2)合成树脂 液压与气动中的合成树脂密封材料: 聚四氟乙烯(PTFE) 聚酰胺树脂(PA) 超高分子量聚乙烯树脂(UHMWPE) 聚甲醛树脂(POM),5-3 液压与气动密封材料,二、 常用的密封材料及其性能(2)合成树脂 聚四氟乙烯(PTFE):动静摩擦系数接近,摩擦系数低,自润滑性,可以作固体润滑材料使用。 常添加二硫化钼、石墨、青铜粉和碳纤维改善其性能,填充聚四氟乙烯材料的热膨胀较大,耐油性能好。,5-3 液压与气动密封材料,二、 常用的密封材料及其性能(2)合成树脂聚酰胺树脂(PA): 强度大于聚四氟乙烯,有优良的耐磨性和承载能力。 吸水性强,会导致尺寸变化,5-3 液压与气动密封材料,二、 常用的密封材料及其性能(2)合成树脂聚酰胺树脂(PA): : 坚韧又柔软,耐磨,摩擦系数低 耐热和耐油性能不是太好,5-3 液压与气动密封材料,二、 常用的密封材料及其性能(2)合成树脂聚甲醛树脂(POM) : 优良的综合性能,但耐热性能差,
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