密封技术交流—密封基础知识

第二部分密封件基础知识〈一〉密封材料性能及应用1、聚四氟乙烯（PTFE）2、氟橡胶（FKM）3、丁腈橡胶（NBR）4、夹布橡胶（FAB）5、聚氨酯橡胶（PU）6、硅橡胶（MVQ）7、氢化丁腈橡胶（HNBR）8、尼龙（PA）9、聚甲醛（POM）1、聚四氟乙烯（PTFE）耐高低温性能好(-55℃∽+260℃)耐多种油类及化学介质自润滑性能好摩擦系数低防粘滑性能好（无爬行现象）填充（改性）PTFE–抗冷流性能好–耐磨性好–机械强度较高–抗压能力强聚四氟乙烯（PTFE）冶金行业（高温、高压、高速、精密装置，如AGC油缸）工程机械、陶瓷压机、建筑机械等化工行业（耐介质性）压缩机等通用机械（无油润滑）聚四氟乙烯（PTFE）耐温性能好（-20∽+200℃）耐油性能好（包括磷酸酯系列液压油）耐酸碱及其它多种介质如水-乙二醇等机械强度中等常用于高温或特殊介质条件下的密封件2、氟橡胶（FKM）使用温度：-40℃~120℃耐油、耐热、耐磨性好通用性强，使用面广，适用于液压、气动系统及轴承座的密封不适用于高温、磷酸酯系列液压油及含极性添加剂的齿轮油。3、丁腈橡胶（NBR）使用温度：-30℃~100℃由NBR与棉布粘合压制而成强度高，耐磨性好耐油性比NBR略有下降，摩擦系数高用于耐高压下的往复密封，在高压油缸中应用广泛4、夹布橡胶（FAB）使用温度：-30~80℃耐磨性能好，机械强度高弹性模量高，弹性好耐油性能好，但压缩变形大在空气中易发生水解，储存条件要求高（密封、避光）适于通用油缸密封5、聚氨酯橡胶（PU）6、硅橡胶（MVQ）使用温度：-60~230℃。耐热、耐寒性好压缩永久变形小、弹性好机械强度低不耐油（也有耐油的品种）适用于高温、低温条件密封。如罩式炉密封使用温度：-55~150℃高温条件下性能保持良好与NBR相比，耐油、耐介质、耐温以及耐磨性有明显提高冶金设备，如线材轧机油膜轴承密封及板材轧机工作辊密封和油膜轴承多肢密封。7、氢化丁腈橡胶（HNBR）使用温度：-40~120℃耐油、耐温、耐磨性能好抗压强度高，抗冲击性能较好尺寸稳定性差适用于制造导向环、支承环、压环、挡圈等8、尼龙（PA）使用温度：-40~140℃耐油、耐温、耐磨性能好抗压强度高，抗冲击性能好尺寸稳定性好自润滑性能较好适用于制造导向环、挡圈等9、聚甲醛（POM）（二）密封件分类1、挤压型密封圈（静密封，如O形圈等）2、旋转密封圈（工作辊轴承，如夹布油封、骨架油封）3、旋转密封圈（油膜轴承，如多肢油封、双唇密封等）4、往复运动密封圈（油、气缸密封，如V型组合密封、Y形圈、PTFE组合密封）接触面出现三种情况，不断交替产生：干摩擦产生磨损，流体润滑产生泄漏，边界润滑下形成流体动压油膜（0.0025mm)起密封作用。适用于旋转密封、油缸密封干摩擦边界润滑流体润滑（三）密封原理1、挤压型密封圈密封原理—预密封作用密封圈压缩—密封面变形—初始压缩应力8~25%的压缩量产生预应力起预密封作用挤压型密封圈密封原理—自密封作用有效密封=初始应力+流体压力流体压力流体压力P传递给接触面而形成的接触应力分布总的最大接触压力：P3max=P1max+kP式中：P——流体压力k——流体压力传递系数K≈1P1max——最大初始接触压力P3max——总的最大接触压力当P3max＞P时，即可以保证可靠的自密封。挤压型密封圈密封原理2、旋转密封—骨架油封密封原理油在密封唇口下形成的边界润滑油膜示意图(油膜厚度约0.0025mm)3、旋转密封—油膜轴承密封原理A、边界润滑原理B、动压油膜原理C、负压、回流原理多肢密封产品断面图多肢密封唇部理想状态4、油缸往复密封的机理预压紧力(Pri)流体压力(Prp)作用唇边增强密封效果唇形密封圈具有比挤压型密封圈更显著的自密封作用。P=Pri+Prp4A、往复运动—Y形圈密封原理图4B、往复密封—PTFE密封原理图4C、往复密封—V形圈密封原理图（四）静密封1、O形圈2、钢厂罩式炉密封条3、板式换热器密封垫片1、O形圈用途：静密封（一般少用于动密封）材质：氟橡胶（FKM）、丁腈橡胶（NBR）、硅橡胶（MVQ）标准：GB3452.1-92、JB/ZQ4224-97、GB1235-76（旧国标）沟槽:见标准选型:工作压力≥10Mpa需挡配备挡圈O形圈的三种使用形式图1：无挡圈、易挤出图2：一侧有挡圈、单向受压、防止挤出图3：两侧有挡圈、双向受压、防止挤出2、冷轧罩式炉密封条冷轧罩式炉密封条（1）冷轧罩式炉密封条（2）3、板式换热器密封垫片材质：丁腈橡胶、氢化丁腈胶、三元乙丙、氟橡胶、氯丁胶、硅橡胶.尺寸系列：APV-M92-15APV-T4APV-M105GEA-VT80Alfa-laval-M6-FMAlfa-laval-M15-FFMBAlfa-laval-M10-MFM板式换热器密封垫片简图板式换热器密封垫装配简图板式换热器密封垫工作示意图（五）失效类型、预防措施1、Y形圈2、PTFE组合密封3、油封失效类型—硬化系统温度过高，材料老化活塞密封，换用聚四氟组合密封活塞杆密封，与缓冲环配合使用失效类型—软化橡胶材料耐油性差，材料软化更换橡胶材料失效类型—破裂材料老化、油变质更换耐热、耐油密封件。换新油失效类型—破裂安装时扭曲安装方法不当改进安装方法和采用工具。失效类型—撕边配合间隙过大压力过大减少间隙，加支承环防止谷部开裂提高橡胶硬度提高橡胶强度采用不等高唇防止背压背压低压侧高压侧挤入间隙设泄漏孔、加带泄压孔的支承环防止扭转局部或整圈扭转•提高橡胶硬度•采用高低唇•加档圈防止密封圈挤入间隙•提高橡胶硬度•加挡圈•合适的配合间隙挤入间隙Y形圈安装方法：1、轴用Y形圈：用手压成心形，装入沟槽；用手校正，减少扭曲、歪斜。2、孔用Y形圈：用手（或工具）拉伸后装入活塞中；当活塞进入油缸筒时，小心缸孔顶端划伤密封件唇口。缸孔端要有合适的倒角及长度。（2）PTFE组合密封失效类型①局部严重磨损：轴用密封件弯曲成心形后，局部唇口未恢复，造成过度磨损。②产品表面划伤：油中杂质尤其铁屑等坚硬物；轴或缸筒表面有划伤。③O形圈：橡胶老化，变形失去弹性导致渗漏。PTFE组合密封失效的预防措施①安装方法：轴用密封件安装后局部唇口要恢复正圆。②系统：介质清洁度提高；沟槽设计、加工及孔、轴的表面粗糙度和配合间隙要符合设计标准。③O形圈：材质弹性好，压缩永久变形小，能持久地对耐磨环提供压缩应力。PTFE密封件安装的注意事项①安装前，必须小心地清理干净活塞杆沟槽和活塞，抹上润滑油。②当密封圈越过的沟槽，必须用塑料包覆，或者采用套筒延伸跨过沟槽的锋利边缘、螺纹线，防止产品被划伤。③避免用坚硬、锋利工装，一般采用非金属材料。PTFE密封件（轴用）的安装①O形圈单独装入沟槽中；②耐磨环用手弯曲成心形，装入沟槽；③耐磨环恢复原状，减少变形，唇口矫正成正圆。④活塞杆要垂直安装。⑤活塞杆的倒角要符合设计规范。⑥安装方向要正确。阶梯圈装配图阶梯圈断面图先装O形圈，后装阶梯圈。将折迭的阶梯圈嵌入沟槽内，然后将折迭部分展开入槽。+注：阶梯圈的“台阶”应向压力侧小规格阶梯圈的安装：规格在30毫米以下的宜采用敞开式沟槽；如不可能，则需要特别的安装工具。PTFE组合密封件（孔用）的安装①方形圈直径100mm以下、壁厚超过1.6mm的应该慢慢地撑开，并采用安装工具来装配。②方形圈在80℃的液压油中浸泡一小时左右有利于安装。③大规格方形圈可适当拉伸后装配。只有一个15°的导向斜面的活塞安装时，会使方形圈倾斜并剪切掉密封圈。推荐活塞孔口结构图Φ30mm以下的方形圈采用分体沟槽的结构型式方型圈安装示意图密封圈顶推套筒小于方型圈3mm的直径方形圈密封圈保护套筒沟槽5°锥度O形圈活塞（3）油封主要影响因素：①密封材料。②轴表面粗糙度和偏心度。轴表面粗糙度一般规定为0.8~1.6μm。③轴偏心度。④唇口过盈量。⑤压力：一般在0.02~0.03MPa，特殊可达到0.5MPa。⑥速度：一般最高线速度约25m/s左右。⑦温度：适用温度视材料而定，唇口温度比系统高，温升10~30℃（密封圈50%浸在介质内）。⑧轴承的润滑方式。轴承的常用润滑方式：①干油润滑：油脂无压力②稀油润滑：润滑油压力≤0.03Mpa③油气润滑：油气压力0.3Mpa④油雾润滑：油气压力0.3Mpa油封几类结构形式：①骨架油封：内骨架、外骨架；采用了国标、国外标准②夹布油封：Merkel标准；广研系列③无骨架油封：J形、U形国标系列在冶金行业，①、②类使用多，③类少。油封泄漏原因和安装方法一、泄漏原因安装因素：安装变形、偏心过大等；系统因素：润滑不足、异常高温、轴表面粗糙度过大等选型因素：选型与系统不匹配列举九种损坏方式二、安装方法错误实例、正确方法唇口部泄漏—唇口部磨损过大1唇口部磨损过大润滑不足有异物卡咬内压大唇口部泄漏—润滑不足（1）原因现象原因对策润滑不足唇口端部磨损大，磨损面失去光泽由于所使用的润滑油在指定量以下，油回不到唇口部，因而在干燥状态下滑动，产生异常磨损。油封附近的结构差，油回不到唇口部：密封的唇口部前面有甩油环：密封的唇口部前面有大的排油由于飞溅润滑，在启动后几分钟内油全部回不来补充滑滑油达到指定量再运转变更油封附近的结构改善润滑效果。唇口部泄漏—润滑不足（1）唇口部泄漏—有异物卡咬（2）原因现象原因对策有异物卡咬唇口端部磨损大，有条纹和凹处在装配时轴与油封上附着有切屑。系统清洁度达不到技术要求，存在灰尘与油泥等杂物较多。装配时对油封、轴、壳体等进行清洗，清除灰尘及铁屑等杂物。唇口部泄漏—有异物卡咬（2）油封部分的压力超过了设计值改用耐压油封设通气孔成为不带压力的结构。唇口部泄漏—唇口部硬化2唇口部硬化异常高温润滑不足唇口部泄漏—异常高温原因对策在密封唇附近的油温，由于各种原因而上升，超过了橡胶的耐热极限。与设计时给定温度、条件不符，油温上升，超过了耐热极限。调查出原因，防止温度上升。改用耐热性良好的唇口材料的油封。如：ACM、FKM、HNBR。唇口部泄漏—异常高温唇口部泄漏—唇口部翻转3唇口部翻转系统内压大唇口部翻转—内压大在唇口部的圆周上有一部分或全部翻转使用耐压油封。调低系统的压力或者改进成为不带压力的结构。在运转中不正常的高压作用于唇口部位使唇口翻转。唇口部泄漏—唇口部偏磨损4唇口部偏磨损安装偏心大倾斜安装提高轴与腔体的同轴度精度。安装偏心大唇口部泄漏—唇口部软化5唇口部软化唇口材料不适合唇口部泄漏—腰部破损6唇口腰部破损安装不良内压大产品腰部尺寸不合理腰部破损—安装不良、内压过大原因对策安装时腰部产生破损。在装配后进行耐压试验时，压力过大。在运转时发生了比设计时给定压力高的压力。产品腰部尺寸合理设计检验时不要用超过油封耐力规格的压力试验。选用与压力匹配的耐压油封。唇口部破损—组装不良、内压过大唇口部泄漏—弹簧脱落7弹簧脱落安装不良唇口结构不合理弹簧尺寸不合理8油封外圆损坏产品尺寸超公差腔体孔倒角设计、加工不规范安装方法不适合由油封泄漏而被误认例9、油封无异常垫片的永久变形紧固螺栓的松开组装部件有缺陷油封装配方向反向外圆配合面的龟裂、凹窝（铸件）处泄漏。结合面泄漏（六）油封安装说明①油封油面角面向油侧，切忌装反方向。②装配前，要把轴擦干净，然后涂点润滑脂。③安装时最好用压力机压入，也可用垫板盖住底部，用锤子轻轻均匀敲打。错误操作错误操作错误操作错误操作正确操作正确操作正确操作正确操作