專(zhuān)利名稱(chēng)：Y型密封單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓機(jī)械領(lǐng)域，特別是液壓油缸的密封技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
液壓油缸廣泛用于起重機(jī)、挖掘機(jī)、隧道頂部支撐裝置、重型運(yùn)動(dòng)部件平衡等諸多重工業(yè)領(lǐng)域。其性能指標(biāo)如輸出力、壽命、耗油量等主要取決于油缸的密封性，密封裝置是整個(gè)液壓油缸的關(guān)鍵部件。不同用途液壓油缸的密封性要求也不同，其中活塞桿做頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓油缸，其密封裝置會(huì)承受長(zhǎng)時(shí)間的交變載荷，容易磨損，典型如數(shù)控機(jī)床的主軸箱液壓平衡油缸，當(dāng)機(jī)床工作時(shí)，平衡油缸的活塞桿會(huì)在主軸箱帶動(dòng)下，作頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密封部位承受一定軸向力和力矩，使其密封裝置成為整個(gè)液壓系統(tǒng)最易磨損的部分。實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)， 一般數(shù)控機(jī)床液壓平衡油缸的密封裝置普遍壽命較短O(píng)年左右)，主要失效形式為油液滲漏、平衡力降低、活塞桿松動(dòng)等。液壓油缸的密封一般分兩部分端蓋與活塞桿之間的密封以及活塞與活塞缸之間的密封。對(duì)于作頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓油缸而言，其密封技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)為1、減小因活塞桿頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的對(duì)密封裝置的沖擊，避免金屬部件直接接觸，減小端蓋內(nèi)圓(或油缸內(nèi)壁)磨損；2、密封面貼合緊密，能適應(yīng)活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的沖擊以及油缸內(nèi)油壓的變化；3、密封裝置能自動(dòng)補(bǔ)償油缸運(yùn)動(dòng)部件的磨損，保持良好的密封性；4、可維護(hù)性好，拆裝方便。圖1是目前一種典型的基于格來(lái)環(huán)的液壓平衡油缸密封裝置，在圖1中，端蓋與活塞桿之間的密封由導(dǎo)引套、1個(gè)格來(lái)環(huán)、1個(gè)C形防塵圈、1個(gè)0形圈組成；活塞與活塞缸之間的密封由1個(gè)格來(lái)環(huán)、2個(gè)支撐環(huán)組成。支撐環(huán)主要用于避免金屬件的直接接觸，外環(huán)的 0形圈則用于緩沖和補(bǔ)償磨損；支撐環(huán)主要起活塞的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向作用；C形圈防塵圈主要用于防塵。在上述密封模式下，端蓋與活塞桿之間以及活塞與活塞缸之間的密封主要由格來(lái)環(huán)和0形圈完成格來(lái)環(huán)內(nèi)緣在外環(huán)0形圈彈性預(yù)緊力作用下，與活塞桿貼緊，保證活塞桿密封面的密封壓力；當(dāng)端蓋內(nèi)圓存在一定磨損時(shí)，具有彈性的0形圈會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償磨損區(qū)域， 保證密封效果?；钊倪\(yùn)動(dòng)導(dǎo)向主要由活塞的兩個(gè)支撐環(huán)實(shí)現(xiàn)，支撐環(huán)還能避免活塞與缸體的直接接觸，避免因金屬部件直接接觸導(dǎo)致的磨損和劃傷。該密封結(jié)構(gòu)的格來(lái)環(huán)外環(huán)材質(zhì)一般為填充PTFE(基礎(chǔ)材料為聚四氟乙稀及青銅粉)，用于液壓件的填充PTFE材料具有極高的抗壓強(qiáng)度、硬度和耐磨性，良好的導(dǎo)熱性，可承受很大的機(jī)械負(fù)載、工作壓力和運(yùn)動(dòng)速度。0形圈一般為耐高溫(_30°C 200°C)的氟橡膠材料，通過(guò)安裝時(shí)的彈性預(yù)壓力保證格來(lái)環(huán)與缸體的緊密接觸，同時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償端蓋內(nèi)圓 (或缸體內(nèi)壁)的磨損。在無(wú)損壞的情況下，這種密封結(jié)構(gòu)的使用參數(shù)及特點(diǎn)如下
(1)工作溫度范圍為-;35°C 190°C ；(2)工作速度移彡5m/s，具有較低的摩擦阻力，無(wú)滯粘現(xiàn)象；(3)工作壓力P彡25MPa，最大壓力為40MPa (運(yùn)動(dòng)速度口彡2m/s時(shí))；實(shí)際大多數(shù)機(jī)床的液壓平衡油缸在采用這種密封裝置后，使用1 2年即出現(xiàn)密封失效的情況，主要原因分析如下1、格來(lái)環(huán)材料硬度大，對(duì)于交變力的沖擊減緩不夠，導(dǎo)致導(dǎo)引套內(nèi)圓(或缸體內(nèi)壁)磨損，2、導(dǎo)引套內(nèi)圓(或缸體內(nèi)壁)磨損后，格來(lái)環(huán)和0形密封圈的組合不能對(duì)磨損部位有效補(bǔ)償，由于格來(lái)環(huán)的內(nèi)環(huán)材料具有較高硬度，外環(huán)0形圈的彈性變形不足以補(bǔ)償導(dǎo)引套內(nèi)圓的磨損，導(dǎo)致油液從磨損處滲漏。Y型密封也是一種重要的類(lèi)型。其密封主要以Y形圈完成，配以相應(yīng)的密封槽(位于導(dǎo)引套和活塞上)，完成對(duì)液壓油缸的密封。典型結(jié)構(gòu)如圖2所示，現(xiàn)有的基于Y形密封圈的密封方式大多如上述所示，通過(guò)利用液壓油壓力，使Y形圈內(nèi)腔在油壓作用下膨脹，保持內(nèi)外唇邊始終貼緊密封面，壓力越大，唇部與密封面配合更緊密，密封性更強(qiáng)，這就是“自封作用”。Y形圈的應(yīng)用往往出現(xiàn)一些問(wèn)題，其主要原因?yàn)?、由于Y形圈變形，使其唇部與導(dǎo)引套外沿接觸導(dǎo)致A處(見(jiàn)圖3)油路通道被堵死，液壓油無(wú)法流入Y形圈內(nèi)腔，引起密封壓力下降；2、Y形圈在B處(見(jiàn)圖幻與導(dǎo)引套直接接觸，Y形圈在活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，背面的一側(cè)可能被油液壓力擠入間隙而損壞和磨損，產(chǎn)生“背切”或者擠出的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種新型的基于Y形圈的密封組件，解決這類(lèi)作頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓油缸的密封不良、運(yùn)動(dòng)速度較小的問(wèn)題，并減小磨損和改善對(duì)磨損部位的密封補(bǔ)償效果。本發(fā)明為一種Y形密封單元，安裝于活塞桿和液壓油缸之間，包括導(dǎo)引套、Y形密封圈，在Y形密封圈內(nèi)腔開(kāi)口對(duì)應(yīng)的導(dǎo)引套上設(shè)置有進(jìn)油口。上述密封單元的進(jìn)油口位于導(dǎo)引套端面和密封槽之間。密封單元的進(jìn)油口還可為通孔。更進(jìn)一步，密封單元的進(jìn)油口可改為缺口。密封單元的密封槽中在Y形密封圈背面裝有擋環(huán)?！N密封裝置，安裝于活塞桿與端蓋之間，包括導(dǎo)引套、支撐環(huán)、防塵圈、Y形密封單元，支撐環(huán)安裝于導(dǎo)引套中部，密封單元安裝于導(dǎo)引套內(nèi)側(cè)，防塵圈安裝于導(dǎo)引套外側(cè)。一種密封裝置，安裝于活塞桿與液壓油缸之間，包括導(dǎo)引套、支撐環(huán)、Y形密封單元，支撐環(huán)安裝于導(dǎo)引套中部，兩個(gè)密封單元對(duì)稱(chēng)安裝于導(dǎo)引套兩側(cè)。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)設(shè)置進(jìn)油口，消除了 Y形密封圈油路不暢的隱患，增強(qiáng)了密封效果。通過(guò)設(shè)置支撐環(huán)，降低端蓋內(nèi)圓和缸體內(nèi)壁的磨損，提高液壓油缸的密封性和使用壽命，降低液壓油缸全壽命期的維護(hù)成本。充分發(fā)揮Y形密封圈“自封作用”，以及兩個(gè)支撐環(huán)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)引作用，Y形圈的良好密封性使得油缸最大壓力增加，支撐環(huán)的兩點(diǎn)支撐以及所使用的材料，使得活塞桿的運(yùn)動(dòng)具有較低的摩擦力，同時(shí)避免了金屬部件的直接接觸，減小了磨損，有效提高液壓油缸的最大工作速度和最大壓力。采用本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床液壓平衡油缸，壽命增加為原設(shè)計(jì)的4倍左右(8年以上)， 最大運(yùn)動(dòng)速度增加為原設(shè)計(jì)的3倍左右(工作壓力P彡32MPa時(shí)，15m/s)。


圖1基于格來(lái)環(huán)的液壓缸密封圖2現(xiàn)有基于Y形圈的密封單元圖3普通Y型密封單元的典型失效形式圖4本發(fā)明的Y型密封單元圖5本發(fā)明中導(dǎo)引套(活塞軸)的密封槽進(jìn)油孔示意6本發(fā)明的油缸端蓋密封圖7本發(fā)明的活塞桿與活塞缸之間的密封圖中，1.支撐環(huán)2.格來(lái)環(huán)3.活塞缸4.活塞桿5.端蓋6. 0形圈7.防塵圈8.導(dǎo)引套9.密封面10. Y形密封圈11.進(jìn)油孔12.擋環(huán)13. Y型密封單元
具體實(shí)施例方式見(jiàn)圖4、圖5，將擋環(huán)12和Y形密封圈13裝入導(dǎo)引套8(或活塞)的密封槽中，Y形密封單元13裝配完畢，注入液壓油后，即使Y形密封圈13和導(dǎo)引套8之間的間隙較小，液壓油也會(huì)經(jīng)導(dǎo)引套的進(jìn)油孔順利進(jìn)入Y形密封圈內(nèi)腔，使Y形密封圈內(nèi)外唇邊貼緊內(nèi)外兩個(gè)密封面9，此時(shí)密封面處的有效密封壓力等于密封圈因彈性變形產(chǎn)生的預(yù)壓力和液壓油壓力之和無(wú)內(nèi)壓時(shí)，與密封面9的接觸壓力等于彈性變形預(yù)壓力；有內(nèi)壓時(shí)，唇形圈底部將受到軸向壓縮，唇部受到周向壓縮，與密封面的接觸面積增大，接觸壓力增加；當(dāng)內(nèi)壓進(jìn)一步升高時(shí)，接觸壓力的分布形式和大小進(jìn)一步改變，唇部與密封面配合更緊密，密封性更強(qiáng)，保證較好的密封性；另一方面，Y形密封圈材料具有較好的彈性，當(dāng)端蓋內(nèi)圓(活塞缸內(nèi)壁)磨損時(shí)，在油壓作用下，Y形密封圈內(nèi)外唇邊的變形可使其有效填充磨損區(qū)域，減緩因磨損引起的密封性能下降。見(jiàn)圖6、圖7，在端蓋5與活塞桿4之間的導(dǎo)引套8的內(nèi)側(cè)設(shè)置本發(fā)明的Y型密封單元13、中部設(shè)置一個(gè)支撐環(huán)1、外側(cè)設(shè)置防塵圈7 ；在活塞桿4與活塞缸3之間的導(dǎo)引套8 兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置本發(fā)明的Y型密封單元13、中部設(shè)置一個(gè)支撐環(huán)1，通過(guò)兩個(gè)支撐環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞桿4的兩點(diǎn)定位支撐，這種支撐方式使活塞桿4在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)端蓋5或缸體內(nèi)壁的沖擊分散到兩個(gè)部位，使得在同樣沖擊力矩作用下，每個(gè)部位受到的徑向沖擊力大幅減小。同時(shí)， 這種支撐方式有效增強(qiáng)了活塞桿運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向作用，減少了端蓋內(nèi)圓和缸體內(nèi)壁的磨損。另外，支撐環(huán)還能起到二次密封的作用，最終有效提高液壓油缸的密封性和使用壽命。Y形密封圈選用材料為聚氨酯橡膠；支撐環(huán)選用材料為PTFE+青銅，擋環(huán)選用材料為尼龍。本發(fā)明充分發(fā)揮Y形密封圈“自封作用”，以及兩個(gè)支撐環(huán)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)引作用，Y形密封圈的良好密封性使得油缸最大壓力增加，支撐環(huán)的兩點(diǎn)支撐以及選用合適的材料，使得活塞桿的運(yùn)動(dòng)具有較低的摩擦力，同時(shí)避免了金屬部件的直接接觸。兩者結(jié)合，有效提高了液壓油缸的最大工作速度和最大壓力。
權(quán)利要求
1.一種Y型密封單元，安裝于活塞桿和液壓油缸之間，包括導(dǎo)引套、Y形密封圈，其特征在于，在Y形密封圈(10)內(nèi)腔開(kāi)口對(duì)應(yīng)的導(dǎo)引套(8)上設(shè)置有進(jìn)油口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Y型密封單元，其特征在于，所述的進(jìn)油口為進(jìn)油孔(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Y型密封單元，其特征在于，所述的進(jìn)油口為缺口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的Y型密封單元，其特征在于，在密封槽中Y形密封圈 (10)背面裝有擋環(huán)(12)。
5.一種安裝于活塞桿與端蓋之間的密封裝置，包括導(dǎo)引套、支撐環(huán)、防塵圈、Y型密封單元，其特征在于，支撐環(huán)(1)安裝于導(dǎo)引套(8)中部，Y型密封單元(13)安裝于導(dǎo)引套(8) 內(nèi)側(cè)，防塵圈(7)安裝于導(dǎo)引套(1)外側(cè)。
6.一種安裝于活塞桿與液壓油缸之間的密封裝置，包括導(dǎo)引套、支撐環(huán)、Y型密封單元，其特征在于，支撐環(huán)(1)安裝于導(dǎo)引套(1)中部，兩個(gè)Y型密封單元(13)對(duì)稱(chēng)安裝于導(dǎo)引套(1)兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種密封單元，安裝于活塞桿和液壓油缸之間，包括導(dǎo)引套、Y形密封圈，在Y形密封圈內(nèi)腔開(kāi)口對(duì)應(yīng)的導(dǎo)引套上設(shè)置有進(jìn)油口，進(jìn)油口位于導(dǎo)引套端面和密封槽之間。本發(fā)明是基于Y形圈的密封組件，解決作頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓油缸的密封不良、運(yùn)動(dòng)速度較小的問(wèn)題，并減小磨損和改善對(duì)磨損部位的密封補(bǔ)償效果。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置進(jìn)油口，消除了Y形密封圈油路不暢的隱患；本發(fā)明還通過(guò)設(shè)置支撐環(huán)，降低缸體內(nèi)壁的磨損，提高液壓油缸的密封性和使用壽命，降低了維護(hù)成本；采用本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床液壓平衡油缸，壽命增加為原設(shè)計(jì)的4倍左右(8年以上)，最大運(yùn)動(dòng)速度增加為原設(shè)計(jì)的3倍左右(工作壓力P≤32MPa時(shí)，15m/s)。
文檔編號(hào)F16J15/32GK102278479SQ20111013021
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者喬永忠, 劉大煒, 唐金濤 申請(qǐng)人:成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司