液压缸密封技术及其应用

本书包括：液压缸密封技术基础、液压缸密封件及其沟槽、液压缸密封系统设计与制造、液压缸的泄漏及防治、液压缸密封技术工程应用设计实例、液压缸密封技术现场应用实例。本书在编写过程中融入了作者30多年来液压技术设计与工程实践的经验积累，按照标准、全面、准确、实用、新颖的原则，对液压缸密封技术及其应用所涉及的一些问题做了较为详尽的阐释。本书可供涉及液压系统及液压缸的相关人员，包括工程设计人员、加工制造人员、试验验收人员、现场维修维护人员、产品营销人员以及高等院校相关专业教师、学生等使用和参考。

唐颖达，主持设计、制造过二十余台各类液压机；主持设计、制造过七台各类液压试验台；起草过二十几部企业标准，其中有一部是《液压上动式板料折弯机用可调行程液压缸》行业标准报批稿；主持设计、制造过一千多套液压密封件橡胶模具；主持设计、制造过几千台各类液压缸，其中包括：金属成型液压机、模膛挤压液压机、液压板料折弯机、液压剪板机、塑料制品成型液压机、汽车内饰件成型液压机、金刚石液压机、管材充液成型液压机等液压机的液压缸。有十几项液压技术方面的专利。

前言
第1章液压缸密封技术基础
1.1液压缸密封技术概论
1.1.1泄漏与密封
1.1.2密封的分类
1.1.3常用密封材料的分类与性能
1.1.4液压缸工作介质与使用工况
1.1.5液压缸常用密封件
1.1.6液压缸密封技术的现状与进步
1.2液压缸密封基础理论及机理
1.2.1液压缸密封基础理论
1.2.2液压缸密封机理
1.3液压缸密封相关标准
1.3.1液压缸密封相关标准目录
1.3.2液压缸密封相关术语、词汇及其定义摘录
1.3.3液压缸密封相关标准摘要
第2章液压缸密封件及其沟槽
2.1液压缸密封件质量的一般要求
2.1.1液压缸橡胶密封材料的一般要求
2.1.2液压缸密封件外观质量的一般要求
2.1.3液压缸密封件的尺寸、公差及其测量
2.1.4液压缸密封件其他性能的一般要求
2.1.5橡胶密封材料及橡胶密封件的贮存
2.2O形橡胶密封圈及其沟槽
2.2.1O形圈的特点及其作用
2.2.2O形圈的密封机理
2.2.3O形圈的密封设计
2.2.4O形圈沟槽的设计方法
2.2.5O形圈的选用与安装
2.3Y形橡胶密封圈及其沟槽
2.3.1Y形圈的密封机理、分类及其特点
2.3.2Y形圈的密封设计
2.4Yx形橡胶密封圈及其沟槽
2.4.1Yx形圈及其特点
2.4.2Yx形圈的密封设计
2.5V形橡胶密封圈及其沟槽
2.5.1V形圈的密封机理
2.5.2V形圈的使用和特点
2.5.3V形圈的设计和选用原则
2.6U形橡胶密封圈及其沟槽
2.6.1U形圈的特点及其作用
2.6.2U形圈的密封机理
2.6.3U形圈产品及其沟槽
2.7蕾形橡胶密封圈及其沟槽
2.7.1蕾形圈的特点及其作用
2.7.2蕾形圈的密封机理
2.7.3蕾形圈产品及其沟槽
2.8鼓形橡胶密封圈和山形橡胶密封圈及其沟槽
2.8.1鼓形圈和山形圈的特点及其作用
2.8.2鼓形圈和山形圈产品及其沟槽
2.9同轴密封件及其沟槽
2.9.1同轴密封件的特点及其作用
2.9.2同轴密封件的密封机理
2.9.3同轴密封件产品及其沟槽
2.10几种非典型密封件及其沟槽
2.10.1带挡圈的活塞杆组合密封圈
2.10.2带支撑环的活塞单向密封圈及其沟槽
2.10.3带挡圈的同轴密封件
2.10.4低泄漏同轴密封件
2.11防尘密封圈及其沟槽
2.11.1标准橡胶防尘密封圈及其沟槽
2.11.2其他防尘密封圈及其沟槽
2.12支承环（导向环）及其沟槽
2.12.1支承环及其沟槽
2.12.2支承环及其沟槽设计
2.13挡圈及其沟槽
2.13.1O形圈用挡圈及其沟槽
2.13.2U形圈用挡圈及其沟槽
2.14组合密封垫圈及其沟槽
2.14.1密封垫圈
2.14.2密封垫圈沟槽
2.15耐高温、高压密封圈
2.15.1密封材料的最高工作温度
2.15.2密封圈的最高工作温度
2.15.3密封圈的最高工作压力
2.15.4耐高温、高压密封圈产品
2.16旋转轴唇形密封圈及其腔体
2.16.1旋转轴唇形密封圈相关标准
2.16.2旋转轴唇形密封圈的密封机理
2.16.3旋转轴唇形密封圈的腔体
2.16.4旋转轴唇形密封圈的应用
2.17液压设备中其他旋转密封
2.17.1旋转密封件产品
2.17.2旋转轴密封件的应用及特点
2.17.3旋转轴密封的沟槽设计
第3章液压缸密封系统设计与制造
3.1液压缸密封技术要求
3.1.1液压缸密封的一般技术要求
3.1.2液压缸密封的特殊技术要求
3.1.3液压缸密封工况的初步确定
3.2液压缸密封系统设计
3.2.1液压缸密封系统的定义
3.2.2液压缸密封系统工程应用设计
3.2.3液压缸密封系统工程应用设计中的几个具体问题
3.2.4液压缸密封系统设计禁忌
3.3液压缸密封沟槽的设计
3.3.1矩形密封沟槽的尺寸与公差
3.3.2矩形密封沟槽的几何公差
3.3.3矩形密封沟槽的表面粗糙度
3.4液压缸密封沟槽的机械加工工艺
3.4.1活塞密封沟槽的加工
3.4.2导向套密封沟槽的加工
3.5液压缸密封件装配工艺
3.5.1密封件装配的一般技术要求
3.5.2O形密封圈装配的技术要求
3.5.3唇形密封圈装配的技术要求
3.5.4同轴密封件装配的技术要求
3.5.5支承环装配的技术要求
3.6液压缸密封性能试验
3.6.1液压缸密封性能试验项目、条件与试验装置
3.6.2液压缸密封性能试验方法与检验规则
3.6.3液压缸密封性能试验注意事项
第4章液压缸的泄漏及防治
4.1液压缸密封失效的危害
4.1.1液压缸外泄漏的危害
4.1.2液压缸内泄漏的危害
4.2液压缸密封失效的判据
4.3液压缸密封的在线监测与故障诊断
4.3.1压力的在线监测
4.3.2内泄漏的在线监测
4.3.3温度的在线监测
4.3.4液压缸密封故障诊断
4.4液压缸密封失效的原因
4.5液压缸泄漏的检测与防治
4.5.1液压缸泄漏的分析
4.5.2液压缸泄漏量的在线检测
4.5.3液压缸泄漏的防治
4.6液压系统及液压缸污染的在线监测与防治
4.6.1工作介质污染度的在线监测
4.6.2液压缸污染的在线防治
第5章液压缸密封技术工程应用设计实例
5.1液压机用液压缸密封系统
5.1.18000kN塑料制品液压机主液压缸密封系统
5.1.21.0MN平板硫化机修复用液压缸密封系统
5.1.32000kN成形液压机液压缸密封系统
5.2液压剪板机、板料折弯机用液压缸密封系统
5.2.1液压闸式剪板机用液压缸密封系统
5.2.2液压摆式剪板机用液压缸密封系统
5.2.3液压上动式板料折弯机用液压缸密封系统
5.2.4数控同步液压板料折弯机用液压缸密封系统
5.3机床和其他设备用液压缸密封系统
5.3.1机床用拉杆式液压缸密封系统
5.3.2一种设备倾斜用液压缸密封系统
5.3.3双出杆射头升降用液压缸密封系统
5.3.4一种设备用带泄漏通道的翻转液压缸密封系统
5.3.5两辊粉碎机用串联液压缸密封系统
5.4工程用液压缸密封系统
5.4.1单耳环安装的工程液压缸密封系统
5.4.2中耳轴安装的工程液压缸密封系统
5.4.3前法兰安装的工程液压缸密封系统
5.4.4后法兰安装的工程液压缸密封系统
5.4.5带支承阀的千斤顶密封系统
5.5阀门、启闭机、升降机用液压缸密封系统
5.5.1阀门开关用液压缸密封系统
5.5.2启闭机用液压缸密封系统
5.5.3剪式升降机用液压缸密封系统
5.5.4四导轨升降机用液压缸密封系统
5.6钢铁、煤矿、石油机械用液压缸密封系统
5.6.1使用磷酸酯抗燃油的冶金设备用液压缸密封系统
5.6.2采用铜合金支承环的冶金设备用液压缸密封系统
5.6.3辊盘式磨煤机用液压缸密封系统
5.6.4双顶液压缸密封系统
5.6.5石油机械用液压缸密封系统
5.7带位（置）移传感器的液压缸密封系统
5.7.1带接近开关的拉杆式液压缸密封系统
5.7.2带位移传感器的重型液压缸密封系统
5.7.3带位移传感器的双出杆液压缸密封系统
5.7.4带位移传感器的串联液压缸密封系统
5.8伺服液压缸密封系统
5.8.11000kN公称拉力的伺服液压缸密封系统
5.8.22000kN输出力的双出杆伺服液压缸密封系统
5.9高压开关操动机构用液压缸密封系统
5.10汽车及其他车辆用液压缸密封系统
5.10.1汽车钳盘式液压制动器上的液压缸密封系统
5.10.2汽车用转向液压缸密封系统
5.10.3车辆用支撑液压缸密封系统
5.10.4车辆用带液压锁的支腿液压缸密封系统
5.11伸缩缸密封系统
5.11.1带支承阀的二级伸缩缸密封系统
5.11.2四级伸缩缸密封系统
5.12增压器密封系统
5.13汽车地毯发泡模架用摆动液压缸密封系统
5.14液压缸中旋转轴密封系统
第6章液压缸密封技术现场应用实例
6.1液压缸活塞密封技术现场应用
6.1.1活塞密封失效Ⅰ的处理
6.1.2活塞密封失效Ⅱ的处理
6.2液压缸活塞杆密封技术现场应用
6.2.1活塞杆表面质量问题的处理
6.2.2活塞杆密封失效Ⅰ的处理
6.2.3活塞杆密封失效Ⅱ的处理
6.3液压缸导向套静密封技术现场应用
6.3.1导向套静密封失效的处理
6.3.2O形圈安装问题的处理
6.4液压缸防尘与密封技术现场应用
6.4.1防尘密封圈处泄漏Ⅰ的处理
6.4.2防尘密封圈处泄漏Ⅱ的处理
6.4.3防尘密封圈损坏的处理
6.5液压缸支承与导向技术现场应用
6.5.1支承环沟槽问题的处理
6.5.2支承环装配问题的处理
6.6液压缸油口连接密封技术现场应用
6.6.1油口垂直度问题的处理
6.6.2密封垫圈选用问题的处理
6.6.3锪平密封面直径及其他问题的处理
附录
附录A硫化橡胶或热塑性橡胶硬度的测定及压入硬度试验方法
附录B实心硫化O形橡胶密封圈耐液体试验结果的计算
附录C橡胶制品的贮存指南
附录D静密封用O形橡胶密封圈的贮存和使用寿命预测
参考文献

前  言
液压缸是现今应用最为广泛的液压元件之一。液压缸设计也是工程技术人员最可能遇到的技术设计，液压缸密封技术设计是其最重要的组成部分。液压缸密封技术不但是一门专业性很强的工程技术，而且更是一门理论与实践结合紧密的应用科学。在液压传动系统中，功率是通过封闭回路内的受压液体来传递和控制的。该液体既是润滑剂，又是功率传递介质。液压缸的设计应满足规定的使用条件要求，并为使用者提供基本保证。液压传动系统中的各种元件包括液压缸、附件和管路等均需密封。正确设计液压缸密封系统及密封沟槽，正确选用密封件或密封装置，是保证液压缸正常、可靠工作的关键环节。液压缸是液压系统中的执行元件，用来驱动负载（或外部载荷）实现直线往复运动。GB/T 17446—2012中界定的缸的定义是提供线性运动的执行元件。其特点是结构简单、制造容易、在主机中布置方便，故应用广泛。由于工程上对液压缸使用要求多种多样，所以液压缸种类繁多。尽管液压缸有标准产品，如冶金设备用液压缸、自卸汽车液压缸、（舰）船用液压缸、农用液压缸、采掘机械用液压缸等，但仍不能满足工程上对液压缸的要求，所以经常需要有针对性地设计液压缸。液压缸设计需要遵循的原则之一就是液压缸密封设计要合理，在规定工况下密封性能可靠，即泄漏少、摩擦力小、导向好、防尘好、寿命长、更换密封件或密封装置简单、方便。液压缸密封设计具体来说包括:液压缸缸体（筒）与活塞之间密封及导向、活塞与活塞杆之间密封、缸盖（或导向套）与缸体（筒）及活塞杆之间密封，以及导向、活塞杆防尘（密封）及刮冰、油口连接密封，可能还有缸筒与缸底（如螺纹联接缸底）密封、缓冲装置密封等。另外，液压缸密封设计关系到液压缸的性能、结构、尺寸等，所以在液压缸设计过程中必须优先考虑、确定。液压缸密封设计存在的难点之一在于液压缸的实际使用工况在一般情况下很难确定准，即规定工况与实际工况不同。因此，液压缸密封设计时不但要满足规定工况的要求，同时还需预判实际使用工况中的极端（限）工况，例如活塞和活塞杆运动的瞬间极限速度、液压介质和环境温度及状况的突发变化、外部负载剧烈变化及压力峰值，尤其极端侧向载荷（偏载）情况、环境变化可能造成的污染等，这些极端工况可能发生时间很短，且不可重复，但确实可以造成液压缸密封失效，甚至演变成事故。任何一个密封装置或密封系统都存在泄漏的可能，且不可能适应各种工况，所以规定工况（在运行或试验期间需要满足的工况）在液压缸密封设计中十分重要。液压缸密封设计存在的难点之二在于某处密封采用单一密封件（装置）很难满足规定工况要求，且有可能一台液压缸的各处密封无法统一满足规定工况要求。因此，现在液压缸密封一般都采用密封装置组合密封，亦即采用密封系统密封。液压缸密封设计存在的难点之三在于规定工况本身可能就存在问题，例如，动密封一定或多或少地存在泄漏，在液压缸运动部件（如活塞杆）静止（如耐压试验）时一些用作动密封的唇形密封件也有可能会产生泄漏，但一些标准，如JB/T 10205—2010《液压缸》中规定:“活塞杆静止时不得有渗（泄）漏。”液压缸密封设计存在的难点之四在于各标准规定工况之间存在矛盾，或现有密封材料、密封件或密封装置及组合（密封系统）无法满足规定工况要求等。液压缸密封设计是一门专业性很强的工程技术，涉及多门专业知识，且必须经过实践（实机）检验。到现在为止还没有一本从理论到实践都可以比较准确、实用地指导液压缸密封及其设计的书。为此，本人经过几十年的积累和几年的努力，编写出本书，希望它能成为一本采用现行标准、密封理论完整准确、密封件（密封装置）种类齐全、密封系统设计实用、密封设计理论和实践问题回答得清楚的液压缸密封技术及其应用的专著。一人之力终归有限，书中不足之处在所难免，敬请专家、同行批评指正。  编者