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液壓油對密封件的影響及其使用方法
日期：2024-12-23 14:13
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摘要：
液壓油用於液壓傳動(dòng)係統(tǒng)中作為工作介質(zhì)，起能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控製作用，同時(shí)還起著液壓係統(tǒng)內(nèi)各部件的潤滑、防腐蝕、防鏽和冷卻等作用。而液壓係統(tǒng)中的密封件起著防止流體從結(jié)合麵間泄漏、保持壓力、維持能量傳遞或轉(zhuǎn)換作用。
目前國內(nèi)外使用的密封材料大部分是高分子彈性體，一些特殊條件下也有使用塑料及各類金屬。但不管屬於哪一種材料，都應(yīng)具有下列性能：
1、具有一定的機(jī)械物理性能：如抗張強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度、伸長率；
2、有一定的彈性、硬度合適，並且壓縮長久變形??；
3、與工作介質(zhì)相適應(yīng)，不容易產(chǎn)生溶脹、分解、硬化；
4、耐磨，有一定的抗撕性能；
5、具有耐高溫、低溫的老化性能。
然而，冇有任何密封材料包括上述全部性能，需要根據(jù)工作環(huán)境，如溫度、壓力、介質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)方式來選擇適宜的密封材料，並通過製定材料的配合配方來滿足一定的要求?；蛘卟捎脙煞N以上材料複合或組合結(jié)構(gòu)的形式發(fā)揮各自的特長，達(dá)到更加**的效果。
密封效果的形成：動(dòng)密封分為非接觸密封和接觸密封。非接觸密封主要是各種機(jī)械密封，如：石墨填料環(huán)、浮環(huán)密封等；橡塑複合密封件和橡塑組合密封件均屬於接觸密封，依靠裝填在密封腔體中的預(yù)壓緊力，阻塞泄漏通道而獲得密封效果。液壓係統(tǒng)用的密封件多為靜密封(端麵密封)、往複動(dòng)密封(活塞、活塞桿密封)及旋轉(zhuǎn)密封。
影響密封效果的因素：密封結(jié)構(gòu)的選擇和油膜形成、壓力、溫度、材料的相容性，動(dòng)密封所接觸工作表麵的材質(zhì)、硬度、幾何形狀、表麵光潔度等。
一、幾種耐介質(zhì)性能優(yōu)異的密封材料及其特性
1、丁腈橡膠：
2、矽橡膠：
3、氟橡膠：
4、三元乙丙橡膠：
5、聚四氟乙烯：
6、聚氨酯橡膠：
7、丙稀酸酯橡膠：
二、密封材質(zhì)與液壓油(液)的相容性
液壓油的顆粒汙染來源之一是密封件材料與液壓油不相適應(yīng)而產(chǎn)生的“碎屑"或“磨屑"。密封件因“溶漲"被損壞產(chǎn)生的“碎屑"或被“抽提"出來的未被結(jié)合的無機(jī)物和填充補(bǔ)強(qiáng)材料，使密封件損壞並失效，同時(shí)對油品形成汙染造成液壓油變質(zhì)以致失效。
液壓係統(tǒng)中廣泛使用葉片泵，在其工作壓力大於6.9MPa的狀態(tài)下，磨損問題變得突出，因而在液壓油中使用了抗磨劑；為了適應(yīng)在高溫?zé)嵩春兔骰鸶浇囊簤簜S統(tǒng)，使用抗燃的磷酸酯、水-乙二醇液壓液，水包油和油包水乳化液等。以及應(yīng)“用"而生的抗氧、防鏽等各種類型複合添加劑配置的不同用途液壓油(液)品種繁多。如：抗磨液壓油複合劑類型中的無鋅型(無灰型)抗磨液壓油複合劑，是用烴類硫化物、磷酸酯、亞磷酸酯等，還有同時(shí)含硫、磷和氮三種元素的S-P-N極壓抗磨劑。在極壓工業(yè)齒輪油中，也以P-S型極壓劑為主。
密封件產(chǎn)生“溶漲"或“抽提"的原因是液壓油中添加劑所含有的各種化學(xué)元素及其濃度，依據(jù)“相似相溶"的原理，對不同的密封材質(zhì)產(chǎn)生不同的影響，也既是密封材料的耐介質(zhì)性能。例如：ShellOmala320齒輪油和ShellOmala460齒輪油中顯示極性的磷(P)元素濃度在300ppm左右，所以丁腈橡膠因含有丙稀腈基團(tuán)而具有極性，具有優(yōu)良的耐油性能，卻不適宜該類型油品的介質(zhì)條件。
隨著液壓油(油)品種的不斷研發(fā)，為改善油(液)性能的各種抗磨、極壓添加劑、金屬減活劑、破乳化劑和抗泡添加劑等，對密封件的材料的影響需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。
三、密封材料耐油(液)性能檢測評定
橡膠材料的密封件耐油(液)性能，一般采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)油，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度條件和試驗(yàn)時(shí)間下浸泡，通過對浸泡前後測試值對比(如材料的硬度變化、拉伸強(qiáng)度變化率、扯斷伸長變化率、體積變化率、壓縮長久變形等)，評價(jià)其性能。
No1標(biāo)準(zhǔn)油是“低體積增加油"，這種礦物油的混合物的成分是由溶劑萃取的，經(jīng)化學(xué)處理、脫蠟的石蠟殘?jiān)椭行杂停?
No3標(biāo)準(zhǔn)油是一種“高體積增加油"，由經(jīng)過選擇的環(huán)烷粗製品，經(jīng)過真空蒸餾得到的兩種潤滑油成分組成。
不同用途對材料的指標(biāo)值考核不一樣。
四、液壓油(液)對密封件性能的影響
密封理論認(rèn)為：在一個(gè)動(dòng)態(tài)柔性密封及其配合麵之間存在一層完整的潤滑膜。在正常狀態(tài)下，正是借助這層潤滑膜來達(dá)到密封目的並延長密封件壽命。
在液壓係統(tǒng)中，液壓油(液)對密封件密封性能的影響除介質(zhì)/密封材料的相溶性，油品的粘度、粘度隨溫度的變化、往複(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)速度、壓力及軸、缸體或活塞桿的材質(zhì)、硬度、幾何形狀、表麵光潔度，以及密封件的結(jié)構(gòu)等影響潤滑膜形成和膜特征的因素，均影響密封效果。一般說來，形成連續(xù)的潤滑膜能獲得理想的密封效果。
日本NOK公司*先在**上用*新的圖象處理技術(shù)解釋清楚油封的密封原理。認(rèn)為油封(旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封)的密封機(jī)理由潤滑特性和密封原理兩部分組成。潤滑特性：油封的摩擦特性受流體的粘度與滑動(dòng)速度支配，油封與軸的相對滑動(dòng)表麵在油膜分離的潤滑狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)，因此保持摩擦阻力小，磨損小。密封原理：油封滑動(dòng)接觸麵上油的流動(dòng)是從大氣側(cè)流向油側(cè)又從油側(cè)流向大氣側(cè)的循環(huán)?；瑒?dòng)麵的潤滑良好，可防止磨損的進(jìn)行，由此冇有泄漏。
當(dāng)係統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度過高時(shí)，影響連續(xù)的潤滑膜的形成，導(dǎo)致摩擦熱增加，超出密封材料的耐溫範(fàn)圍則造成密封件的損壞。壓力過大時(shí)，除影響油膜形成，還會對橡塑密封件產(chǎn)生“擠隙"作用，一般可采用加“擋圈"來改善。或選擇摩擦係數(shù)小、自潤滑性好的PTFE組合密封件結(jié)構(gòu)將有助於改善摩擦副之間的潤滑，適用於高低速往複運(yùn)動(dòng)及高壓係統(tǒng)的油缸活塞、活塞桿密封。
根據(jù)係統(tǒng)工況條件及介質(zhì)環(huán)境合理地選用密封件和密封材料、正確安裝使用和維護(hù)密封件，是獲得有效的密封效果、可靠性及使用壽命的關(guān)鍵。
目前國內(nèi)外使用的密封材料大部分是高分子彈性體，一些特殊條件下也有使用塑料及各類金屬。但不管屬於哪一種材料，都應(yīng)具有下列性能：
1、具有一定的機(jī)械物理性能：如抗張強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度、伸長率；
2、有一定的彈性、硬度合適，並且壓縮長久變形??；
3、與工作介質(zhì)相適應(yīng)，不容易產(chǎn)生溶脹、分解、硬化；
4、耐磨，有一定的抗撕性能；
5、具有耐高溫、低溫的老化性能。
然而，冇有任何密封材料包括上述全部性能，需要根據(jù)工作環(huán)境，如溫度、壓力、介質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)方式來選擇適宜的密封材料，並通過製定材料的配合配方來滿足一定的要求?；蛘卟捎脙煞N以上材料複合或組合結(jié)構(gòu)的形式發(fā)揮各自的特長，達(dá)到更加**的效果。
密封效果的形成：動(dòng)密封分為非接觸密封和接觸密封。非接觸密封主要是各種機(jī)械密封，如：石墨填料環(huán)、浮環(huán)密封等；橡塑複合密封件和橡塑組合密封件均屬於接觸密封，依靠裝填在密封腔體中的預(yù)壓緊力，阻塞泄漏通道而獲得密封效果。液壓係統(tǒng)用的密封件多為靜密封(端麵密封)、往複動(dòng)密封(活塞、活塞桿密封)及旋轉(zhuǎn)密封。
影響密封效果的因素：密封結(jié)構(gòu)的選擇和油膜形成、壓力、溫度、材料的相容性，動(dòng)密封所接觸工作表麵的材質(zhì)、硬度、幾何形狀、表麵光潔度等。
一、幾種耐介質(zhì)性能優(yōu)異的密封材料及其特性
1、丁腈橡膠：
2、矽橡膠：
3、氟橡膠：
4、三元乙丙橡膠：
5、聚四氟乙烯：
6、聚氨酯橡膠：
7、丙稀酸酯橡膠：
二、密封材質(zhì)與液壓油(液)的相容性
液壓油的顆粒汙染來源之一是密封件材料與液壓油不相適應(yīng)而產(chǎn)生的“碎屑"或“磨屑"。密封件因“溶漲"被損壞產(chǎn)生的“碎屑"或被“抽提"出來的未被結(jié)合的無機(jī)物和填充補(bǔ)強(qiáng)材料，使密封件損壞並失效，同時(shí)對油品形成汙染造成液壓油變質(zhì)以致失效。
液壓係統(tǒng)中廣泛使用葉片泵，在其工作壓力大於6.9MPa的狀態(tài)下，磨損問題變得突出，因而在液壓油中使用了抗磨劑；為了適應(yīng)在高溫?zé)嵩春兔骰鸶浇囊簤簜S統(tǒng)，使用抗燃的磷酸酯、水-乙二醇液壓液，水包油和油包水乳化液等。以及應(yīng)“用"而生的抗氧、防鏽等各種類型複合添加劑配置的不同用途液壓油(液)品種繁多。如：抗磨液壓油複合劑類型中的無鋅型(無灰型)抗磨液壓油複合劑，是用烴類硫化物、磷酸酯、亞磷酸酯等，還有同時(shí)含硫、磷和氮三種元素的S-P-N極壓抗磨劑。在極壓工業(yè)齒輪油中，也以P-S型極壓劑為主。
密封件產(chǎn)生“溶漲"或“抽提"的原因是液壓油中添加劑所含有的各種化學(xué)元素及其濃度，依據(jù)“相似相溶"的原理，對不同的密封材質(zhì)產(chǎn)生不同的影響，也既是密封材料的耐介質(zhì)性能。例如：ShellOmala320齒輪油和ShellOmala460齒輪油中顯示極性的磷(P)元素濃度在300ppm左右，所以丁腈橡膠因含有丙稀腈基團(tuán)而具有極性，具有優(yōu)良的耐油性能，卻不適宜該類型油品的介質(zhì)條件。
隨著液壓油(油)品種的不斷研發(fā)，為改善油(液)性能的各種抗磨、極壓添加劑、金屬減活劑、破乳化劑和抗泡添加劑等，對密封件的材料的影響需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。
三、密封材料耐油(液)性能檢測評定
橡膠材料的密封件耐油(液)性能，一般采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)油，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度條件和試驗(yàn)時(shí)間下浸泡，通過對浸泡前後測試值對比(如材料的硬度變化、拉伸強(qiáng)度變化率、扯斷伸長變化率、體積變化率、壓縮長久變形等)，評價(jià)其性能。
No1標(biāo)準(zhǔn)油是“低體積增加油"，這種礦物油的混合物的成分是由溶劑萃取的，經(jīng)化學(xué)處理、脫蠟的石蠟殘?jiān)椭行杂停?
No3標(biāo)準(zhǔn)油是一種“高體積增加油"，由經(jīng)過選擇的環(huán)烷粗製品，經(jīng)過真空蒸餾得到的兩種潤滑油成分組成。
不同用途對材料的指標(biāo)值考核不一樣。
四、液壓油(液)對密封件性能的影響
密封理論認(rèn)為：在一個(gè)動(dòng)態(tài)柔性密封及其配合麵之間存在一層完整的潤滑膜。在正常狀態(tài)下，正是借助這層潤滑膜來達(dá)到密封目的並延長密封件壽命。
在液壓係統(tǒng)中，液壓油(液)對密封件密封性能的影響除介質(zhì)/密封材料的相溶性，油品的粘度、粘度隨溫度的變化、往複(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)速度、壓力及軸、缸體或活塞桿的材質(zhì)、硬度、幾何形狀、表麵光潔度，以及密封件的結(jié)構(gòu)等影響潤滑膜形成和膜特征的因素，均影響密封效果。一般說來，形成連續(xù)的潤滑膜能獲得理想的密封效果。
日本NOK公司*先在**上用*新的圖象處理技術(shù)解釋清楚油封的密封原理。認(rèn)為油封(旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封)的密封機(jī)理由潤滑特性和密封原理兩部分組成。潤滑特性：油封的摩擦特性受流體的粘度與滑動(dòng)速度支配，油封與軸的相對滑動(dòng)表麵在油膜分離的潤滑狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)，因此保持摩擦阻力小，磨損小。密封原理：油封滑動(dòng)接觸麵上油的流動(dòng)是從大氣側(cè)流向油側(cè)又從油側(cè)流向大氣側(cè)的循環(huán)?；瑒?dòng)麵的潤滑良好，可防止磨損的進(jìn)行，由此冇有泄漏。
當(dāng)係統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度過高時(shí)，影響連續(xù)的潤滑膜的形成，導(dǎo)致摩擦熱增加，超出密封材料的耐溫範(fàn)圍則造成密封件的損壞。壓力過大時(shí)，除影響油膜形成，還會對橡塑密封件產(chǎn)生“擠隙"作用，一般可采用加“擋圈"來改善。或選擇摩擦係數(shù)小、自潤滑性好的PTFE組合密封件結(jié)構(gòu)將有助於改善摩擦副之間的潤滑，適用於高低速往複運(yùn)動(dòng)及高壓係統(tǒng)的油缸活塞、活塞桿密封。
根據(jù)係統(tǒng)工況條件及介質(zhì)環(huán)境合理地選用密封件和密封材料、正確安裝使用和維護(hù)密封件，是獲得有效的密封效果、可靠性及使用壽命的關(guān)鍵。
