通过液压密封系统的泄漏与密封我们知道：泄漏有三种，即界面泄漏(穿漏)、渗漏及扩散。而在液压技术中无论是液压元件或是液压系统，渗漏与扩散不是泄漏的主要问题，稍加注意即可。如选择密封材料时注意它的致密性，注意接触面问间隙，注意液体界面之间浓度差别。也就是忽略渗漏、扩散是不可以的，用心注意即可。应当把界面泄漏当成主要问题。

　　欲要解决液压中泄漏尤其界面泄漏，则必须清楚知道液压密封原理，运用这些液压密封原理去解决实际问题，方可显示出液压在传动与控制方面的技术优势。密封原理随密封结构形式与类型不同而不同。

　　(1)密封类型

　　①垫片密封该种密封可以说是最直观、最简单的一种类型。它是在两连接件密封面之间垫上所需形式的垫片，金属的或非金属的，或金属与非金属的组合垫片，然后通过螺钉或螺栓或螺母拧紧.受拧紧力的作用使垫片产生弹塑性变形，充填密封面上微观凹凸不平，从而达到密封防止泄漏的目的。实际是利用密封面的比压使液流体工作介质通过密封面的阻力大于密封面两侧压力差，加之密封面上微形凹坑被垫片弹塑性变形物所填满，故能阻碍液流体外流而阻止泄漏，达到密封有效作用。

　　②密封胶密封两个偶合面尤其是硬质偶合而，即使施外力也不易让两密封面贴合严密，难达到阻止有压液流体泄漏。而用密封胶刮涂或压注等方法，将密封胶涂在要紧压的两个面上，靠密封胶的浸润性填满密封面微观凹凸不平处，形成一层薄胶膜，就起到有效的密封作用，阻止泄漏。

　　③研合面密封 它是靠精度研配偶合的密封面，其偶合面的粗糙度0.11μm

　　④球堵密封它是常用的一种密封类型。选与工艺孔名义尺寸相同的标准钢球组合件压入孔内，目前球堵尺寸为Φ4-16，利用钢球紧压入孔中。其钢球硬度、尺寸精确，粗糙度很低，利用孔内钢球挤压孔，而孔壁膨胀，界面紧贴，阻止有压流体泄漏而保障密封。

　　⑤挤压密封常见的密封圈有O形圈、x形圈、方形圈、D形圈等，在液流体无压力或低压力时，靠这些密封圈在沟槽内，与其他机件相配时预先被挤压，产生压紧力，工作时又靠液流体介质压力挤压密封圈，使其变形径向增大，封闭密封间隙阻止泄漏，达到密封。

　　⑥唇形密封靠唇形与密封面过盈配合，可密封住无压力或微压力的液流体。工作时液流体介质压力增高，此压力对唇边有径向力作用。密封件产生弹性变形，使唇边更贴紧密封面，堵住泄漏间隙，以达到密封目的。它比挤压密封有更显著的自紧密封作用。

　　⑦螺旋密封它是在相配的偶合件之中轴或相配的壳体内表面上，其中一件切出螺纹槽而构成的，螺纹起类似螺杆泵的作用，输送黏性流体以阻止所要密封的系统流体，从而起密封作用。

　　螺旋密封的基本原理如图1.4所示。令被密封的流体与外界的压差为△p，而压差△p引起的泄漏量为QL，螺旋槽反输送的液体流量为QR，若QRQL，则泄漏量Q泄=QL-QR＜0。而我们希望Q泄=0。由图1.4可知零泄漏可能位于某长度，设LF处。它常用于减速器高速输出轴密封，低速高压泵轴密封。这种螺旋密封属于动力密封。应注意：当低速或停止转动，它将失去密封能力，应辅助设置停车密封装置。

　　⑧间隙密封它是最简单的一种非接触密封，也可以说是一种无密封件的密封。它是利用偶合面之间微小间隙，当液流体流过微小间隙，流动的液体将会受到阻力，产生压力损失，而间隙将起到节流作用，利用间隙内的流体节流效应限制泄漏的原理进行密封。

　　此外，还有螺纹密封、胀圈密封、活塞环密封、油封密封等类型密封，其密封原理就不一一介绍了。上面介绍的垫密封、胶密封、球堵密封都是静密封，因它们的偶合件密封面无相对运动；而挤压型、唇形自紧密封、间隙密封都是动密封，因它们的密封面之间均有相对运动。虽然静密封与动密封不同，密封结构形式及密封类型各异，但它们亦有共性，即都使密封容腔内的液流体介质不得泄漏。故也必存在适合它们的液压密封原理。

　　(2)液压密封原理

　　用致密的，具有一定机械强度、弹力、硬度、柔性等性能的材质，充填偶合件之间，隔离、切断液流体的流动通道；或者增加液流的阻力，消除界面之问压差；或者增设做功元件，泄漏液流导回源腔。利用这些液压密封原理，防止液压元件或液压系统的液体泄漏。

　　①静密封静密封是用致密的且具有一定机械强度、足够的弹性(如合成橡胶)、一定的硬度(如紫铜硬度较低，钢球硬度高)等性能的材质以一定的结构充填于偶合密封面之间。该材料的形体受力变形，紧贴在密封面上，并因弹塑性变形挤入填满密封面上微凹坑，因回弹力作用非常有力、严密地堵塞所有可能的泄漏通道，就可能形成事实上零泄漏。

　　②动密封动密封较静密封复杂得多，其密封面之间有相对运动，因而它就有摩擦、磨损，要降低摩擦磨损，它们之间就应当存在润滑油膜。

　　往复运动的动密封，密封件与密封面有相对滑动，因它们位于液压油液体中，因此密封件与密封面就有可能有润滑的油膜，如图1.5(a)在表面张力作用下，油膜外侧边缘形成一个曲面，如图1.5(b)所示，压力与密封间隙成反比，即

　　p=2δ/h

　　式中δ-表面张力系数；

　　p-介质压力；

　　h-密封间隙。

　　依靠这层油膜的表面张力，润滑剂保持在一定的位置上，形成一道密封屏障。实际上就封住流体流动通道而阻止泄漏；它是理想的密封摩擦状态，亦称为油膜润滑状态。如果这层油膜的厚度太薄，若厚度与被密封表面凹凸不平的粗糙度相当，密封件就会直接与坚硬的凸面接触，产生较大的摩擦和较快的磨损。这种状态称之为边界润滑状态。若油膜太厚，表面张力不足以抵抗油液的压力，油膜外缘的弯曲液将受损，引起泄漏，即产生内泄漏。

　　这种油膜厚度受很多因素影响，如偶合面相对速度、密封件与偶合面的摩擦力、流体的黏度，表面接触应力，表面的粗糙度等。

　　一般说来，若油膜厚度小于0.25μm，则间隙之间的润滑油膜可能受到破坏。摩擦因数和相对速度、油膜厚度之间关系如图1.6所示。

　　随着相对速度增加，油液运动的动力使油膜厚度增加，其厚度可达0.25-2.5μm，形成油膜润滑，摩擦力迅速降低。随着相对速度增加，黏性摩擦力亦增大，如图1.6所示。当然，无论设计者还是使用者都希望处于图中曲线最低部分。

　　尽管油膜厚度受许多因素影响，很难找出油膜厚度综合各种因素的计算公式。但实验表明：当表面粗糙度过低，即表面光洁度太高时，表面粗糙度波峰高小于0.11微米，则不易形成油膜。而理想的粗糙度值Ra0.16-0.40μm，亦可提高到Ra0.25-0.63μm，则动密封中密封件的密封面之间油膜厚度在0.25-2.5μm为宜。

　　摩擦不但影响油膜厚度，而且也影响其他方面。对于动密封摩擦是无法避免的，因为密封面与密封面必然存在相对运动，有相对运动就会产生摩擦。摩擦给密封件带来磨损，破坏密封件，降低了密封件的有效密封性，实际就缩短了密封件使用寿命，同时摩擦热又会导致橡胶材料等密封件加速老化，会导致它提前失效，即缩短密封件的使用期限，同时摩擦热会明显降低摩擦部位液压油的黏度，黏度降低直接导致泄

　　漏量增加，破坏润滑油膜，反之又加剧密封件的磨损，同时摩擦亦是有害的负荷，对液压缸来说就降低了它的输出力，增加液压缸最低启动压力。液压缸在低速运行时，往往因为摩擦力的存在，而产生爬行现象。摩擦有这么多的影响，就应当注意减少因密封所带来摩擦的影响。可是摩擦又与多种因素有关，与润滑液、摩擦表面粗糙度、材料、相对运动速度、流体介质的压力等。弄清这些关系，就可以减少摩擦影响，提高密封质量延长有效密封时间。如无润滑液干摩擦副的干摩擦因数可以达到有润滑液摩擦因数的10倍，摩擦副表面粗糙度低(光洁度高)就可以减轻摩擦，从而也就降低密封件磨损。如以三种不同方法加工典型的同结构尺寸的液压缸，在25MPa压力做十万次工作循环试验，测试密封磨损与表面粗糙度的关系，假设以无明显磨损为零，磨损失效为10，在此间分10个摩擦等级，如图1.7，此外，偶合面(密封表面)粗糙度不但影响着磨损，同时影响泄漏量，泄漏量与表面粗糙度、相对速度关系见图1.8。图1.7与图1.8充分说明合适的粗糙度对密封寿命与动密封的泄漏量都有较大的影响。

　　摩擦磨损还与组成摩擦副材料的摩擦因素有关，见常用摩擦副材料的摩擦因素

　　一般来说石油基液压油较其他液流体介质更具润滑性，在同等条件下，易形成润滑油膜；液流体压力越高，在同等条件下，摩擦幅面的摩擦力大，磨损较快。

　　(3)密封过程

　　密封过程一般分为四个阶段或四个区，见图1.9。

　　①亚密封阶段(区) 当液压系统启动工作，压力在较低范围内工作时，此时液压油通过密封间隙的泄漏量很小，几乎为零。因其密封件与金属零件配合副面之间形成的间隙，使压力差在密封件与金属接触面全长衰减为零。

　　②密封空洞阶段(区) 在液压缸压力逐渐升高时，密封性能进入空洞状态。在一定压力范围内，形成较大的漏油量。因此时随压力升高，在密封副面全长范围内，压力差降低超出了其密封面副所能容纳的压力衰减，短时间出现较大的漏油量。

　　③密封阶段(区) 当液压缸上的压力逐渐升高，压力产生输出力与其外载荷平衡时，液压缸处于正常的工作状态。压力处于恒定，则泄漏率亦恒定。如图1.9水平线段。若压力上升，泄漏率跟随压力线性上升，如图1.9中斜线部分。

　　④密封失效阶段(区) 若液压缸长期处于密封件所能承受的最大压力以上工作时，其密封性能受到破坏，泄漏率超出所允许的规定，这将导致密封性能永久失效，即称密封失效阶段(区)。图1.9中④近似斜线部分。

　　“密封”可说是与人类息息相关，经几代人的努力，至今它已成为一门新兴的学科——密封学。它是建立于机械学、摩擦学、材料学、工程热力学、固体力学、流体力学、物理学、化学、控制工程学等基础上发展起来的一门交叉型综合学科。本书并不从理论上去阐述与探讨密封真谛，而仅仅属于密封实用知识与技术的介绍。但是密封原理确实是从事密封实践工作者的基石，更是打开密封实用知识大门的一把钥匙。无论是液压密封系统的设计人员，还是液压密封实际使用者都是离不开这些必备知识的。因此，必须深刻认识密封原理及体会它的内涵，运用它设计出优良的液压密封系统和选择密封件与密封装置，正确使用和维护密封件及密封装置，以确保液压设备较长时间的有效运行。

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