本書內(nèi)容包括液壓缸密封技術(shù)基礎(chǔ)、液壓缸密封件及其溝槽、液壓缸密封系統(tǒng)設(shè)計與制造、液壓缸的泄漏及防治、液壓缸密封技術(shù)工程應用設(shè)計實例和液壓缸密封技術(shù)現(xiàn)場應用實例。
本書在前一版《液壓缸密封技術(shù)及其應用》的基礎(chǔ)上,增加了近幾年來作者在理論、科學、技術(shù)和實踐經(jīng)驗總結(jié)方面新的成果,同時采用了現(xiàn)行標準,書中內(nèi)容全面、準確、實用、新穎,力求及時展現(xiàn)國內(nèi)外新技術(shù)水平,并就未來技術(shù)發(fā)展提出較為清晰的展望。
本書可供液壓機(械)、液壓系統(tǒng)及液壓缸工程設(shè)計人員、加工制造人員、試驗驗收人員、現(xiàn)場維修維護人員、產(chǎn)品營銷人員使用,也可供高等院校相關(guān)專業(yè)教師、學生參考。
1.標準全、新、準
全面系統(tǒng)地引用了現(xiàn)行的液壓缸密封與設(shè)計制造相關(guān)的標準
2.內(nèi)容實用、可靠
全面系統(tǒng)地介紹了液壓缸密封技術(shù)基礎(chǔ)、液壓缸密封件及其溝槽、液壓缸密封系統(tǒng)設(shè)計與制造、液壓缸的泄漏及防治、液壓缸密封技術(shù)工程應用設(shè)計實例和液壓缸密封技術(shù)現(xiàn)場應用實例
3.堅持創(chuàng)新、展望未來
展現(xiàn)國內(nèi)外液壓缸密封前沿技術(shù)水平,并為未來技術(shù)發(fā)展提出較為清晰的展望
第2版前言
《液壓缸密封技術(shù)及其應用》(以下簡稱第1版)已經(jīng)出版發(fā)行六年多了,感謝廣大讀者的厚愛,在此期間還進行了重印。
六年多來,一些與液壓缸密封技術(shù)相關(guān)的標準已經(jīng)升級迭代或首次發(fā)布,這也要求對第1版及時修訂,以適應液壓缸密封技術(shù)的發(fā)展與進步。近幾年,作者也參加了若干項國家、行業(yè)標準的制定、修訂工作,對一些標準的解讀或更為全面、準確、深入,愿意就此與讀者分享,并為共同推動我國液壓缸及其密封的標準化做一點工作。
六年多來,作者就液壓缸密封技術(shù)及其應用到過國內(nèi)多家單位進行了技術(shù)交流,從中豐富了學識、提高了水平;作為工程技術(shù)人員,被聘為若干家密封件制造商、經(jīng)銷商的技術(shù)顧問,或者應邀為一些公司解決液壓缸密封技術(shù)問題,所遇到的一些疑難問題有的很典型,或可作為新的液壓缸密封技術(shù)現(xiàn)場應用實例;也當面征求過多位讀者對第1版的意見,并一直收集網(wǎng)上的相關(guān)評價,這些都為本次修訂做了必要的準備。
作者參加了GB/T 17446《流體傳動系統(tǒng)及元件詞匯》/ISO 5598:2020,MOD國家標準的修訂工作,并且一直認為液壓缸密封技術(shù)及其應用相關(guān)的名詞、術(shù)語、詞匯和定義很重要,它們是液壓(缸)密封技術(shù)的基礎(chǔ)之一,但考慮一些讀者的閱讀習慣或感受,以及技術(shù)專著的內(nèi)容編排要求,本書將其放到了附錄中。同樣,也將液壓缸密封技術(shù)及其應用相關(guān)標準目錄調(diào)整到了附錄中。
為了讀者更加方便地使用本書,除收錄了現(xiàn)行標準GB/T 65772021《液壓缸活塞用帶支承環(huán)密封溝槽型式、尺寸和公差》和作者作為主要起草人之一的三項國家標準GB/T 1524232021《液壓缸活塞和活塞桿動密封裝置尺寸系列第3部分:同軸密封件安裝溝槽尺寸系列和公差》、GB/T 1524242021《液壓缸活塞和活塞桿動密封裝置尺寸系列:第4部分:支承環(huán)安裝溝槽尺寸系列和公差》和GB/T 345252022《液壓氣動用O形橡膠密封圈第5部分:彈性體材料規(guī)范》,還收錄了第1版沒有收錄的GB/T 345232005《液壓氣動用O形橡膠密封圈溝槽尺寸》(摘錄),并對其進行了勘誤。
本書一些細微之處的修訂都來源于作者認識水平的提高或?qū)嵺`經(jīng)驗的總結(jié),或有利于讀者更加精準地把握液壓缸密封技術(shù),如在O形圈溝槽和配合偶件表面的表面粗糙度表下增加兩條注:對于靜密封而言,應保證密封面的表面粗糙度,環(huán)形刀痕的表面粗糙度Ra32(16)m。O形槽內(nèi)和槽底不得有徑向且寬度大于013mm的垂直壁、射線或螺旋形劃痕。說明因刀具這一因素產(chǎn)生的表面粗糙度值Rmax(Rz)與刀具進給量f和刀具圓弧半徑rε密切相關(guān),但實際加工所獲得的表面粗糙度值要比按此公式計算所得值大,而且在進給量小、切屑薄及金屬塑性較大的情況下,這個差別就越大。再如將第352節(jié)O形密封圈裝配的技術(shù)要求中拉伸狀態(tài)下安裝的O形圈……修改為拉伸或壓縮狀態(tài)下安裝的O形圈……等。
如果缺乏對影響往復密封安裝和運行的關(guān)鍵變量的控制,往復密封的試驗結(jié)果將具有不可預測性。同樣情況下,液壓缸密封的可靠性或耐久性也是不可預測的。實踐經(jīng)驗不斷地告誡我們,如工作介質(zhì)的粘度、潤滑性、與密封材料的相容性,尤其是油液固體顆粒污染等級等都必須控制在一定范圍內(nèi)[如在GB/T 15622《液壓缸試驗方法》(討論稿)/ISO 10100:2020,MOD中規(guī)定,對于那些帶有伺服閥或?qū)ξ廴久舾械拿芊饧母,流體的清潔度應為16/13或16/13/10],否則要設(shè)計制造出高品質(zhì)的液壓缸密封系統(tǒng)就是妄想。本書增加了液壓缸工作介質(zhì)方面的內(nèi)容。
GB/T 36520《液壓傳動聚氨酯密封件尺寸系列》(分為4部分)系列標準的發(fā)布、實施,進一步凸顯了聚氨酯密封圈在液壓缸密封中的重要地位,也實現(xiàn)了U形密封圈從只有概念到可有標準實物的進步,缸口Y形聚氨酯密封圈(代號為Y)和缸口聚氨酯蕾形密封圈(代號為WL)為液壓缸導向套上的靜密封提供除O形橡膠密封圈的另外選擇。在GB/T 345252022中也增加了聚酯型聚氨酯(AU)橡膠材料和聚醚型聚氨酯(EU)橡膠材料兩種彈性體材料,用于制造液壓氣動O形橡膠密封圈。
在現(xiàn)今社會經(jīng)濟的發(fā)展中,標準化工作的重要性得到了各行業(yè)的廣泛認可,參與制定國家標準、行業(yè)標準成為掌握行業(yè)主導權(quán)、話語權(quán)的象征,標準化已成為企業(yè)的核心競爭力,作者還參與了一些液壓缸及其缸零件的標準化工作。行業(yè)標準JB/T 10205《液壓缸》(分為3部分)不但包括了液壓缸的通用技術(shù)條件,還包括了缸筒技術(shù)條件和活塞桿技術(shù)條件,但沒有包括其他缸零件如活塞導向套等。在企業(yè)標準層面上對活塞進行標準化,爭取使原創(chuàng)性的高質(zhì)量企業(yè)標準升級為行業(yè)標準也是一個努力方向。
作者為某公司起草的《液壓缸密封系統(tǒng)用TPU同軸密封件尺寸系列和公差》《液壓缸密封系統(tǒng)孔用階梯形同軸密封件尺寸系列和公差》企業(yè)標準也被收錄在本書中。由熱塑性聚氨酯(TPU)材料制成的滑環(huán)與橡膠圈組合在一起并全部由滑環(huán)作為摩擦密封面的這種組合密封件,在某些工況下具有比密封滑環(huán)材料為填充聚四氟乙烯的同軸密封件更好的密封性能;孔用階梯形同軸密封件是一種單作用密封件,也可作為活塞緩沖密封件。采用以上兩種同軸密封件,可能設(shè)計出新的液壓缸密封系統(tǒng)。
使用GB/T 345242020《液壓氣動用O形橡膠密封圈第4部分:抗擠壓環(huán)(擋環(huán))》中規(guī)定的擋環(huán),可以提高液壓系統(tǒng)的最高工作壓力和/或液壓元件的額定壓力,用聚氨酯材料制造的矩形整體型擋環(huán)更加方便安裝,抗擠出性能也優(yōu)于聚四氟乙烯擋環(huán),某公司的試驗數(shù)據(jù)支持這樣的結(jié)論。這些研究成果也收錄在本書中。
為了獲得往復密封性能的對比數(shù)據(jù),為密封件的設(shè)計和選用提供依據(jù),評定液壓往復運動密封件性能的試驗方法是近幾年作者重點研究的內(nèi)容之一,一些階段性成果也收錄在本書中,或能為提高我國液壓缸密封系統(tǒng)的可靠性(耐壓性、耐久性)做一點工作。
參照相關(guān)標準,本書中還增加了金屬承壓殼體(液壓缸)的疲勞壓力試驗方法液壓元件(液壓缸)可靠性評估方法等內(nèi)容。
液壓缸密封是液壓密封中技術(shù)要求比較苛刻的,活塞桿、柱塞或套筒密封基本上可以代表液壓往復運動密封。本應以處于潤滑摩擦中的活塞桿、柱塞或套筒密封系統(tǒng)在耐久性試驗后不能有液滴滴下(更為嚴苛的要求是不足以成滴)為產(chǎn)品合格,但在JB/T 102052010《液壓缸》中對此卻沒有要求,況且現(xiàn)在很多液壓缸產(chǎn)品也是無法達到的。
通過不斷的學習、探索和實踐,加之科學的總結(jié),液壓缸密封技術(shù)及其應用在大家的努力下一定能持續(xù)進步。本書力求及時展現(xiàn)國內(nèi)外液壓缸密封最新技術(shù)水平,并為未來技術(shù)發(fā)展提出較為清晰的展望。希望有一天,中國液壓密封也能成為高品質(zhì)、長壽命的同義詞。
個人之力終歸有限,書中不足之處一定存在,敬請廣大讀者批評指正。
值本書出版之際,由衷地感謝西北橡膠塑料研究設(shè)計院高靜茹、廣州機械科學研究院王勇、哈爾濱工業(yè)大學姜繼海、燕山大學趙靜一等專家和教授給予的指導與幫助,并再次由衷地感謝第1版策劃和責任編輯崔滋恩先生!
編著者
唐穎達,高級工程師,1984年畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學流體傳動及控制專業(yè)后留校工作,1988年調(diào)轉(zhuǎn)到遼寧東港工作,任丹東華鑫機械總廠廠長。其后在安徽馬鞍山某液壓公司任總工程師、中國航天科工集團沈陽某流體控制系統(tǒng)有限公司任副總工程師,現(xiàn)今在蘇州美福瑞新材料科技有限公司任總工程師,F(xiàn)為全國液壓氣動標準化技術(shù)委員會顧問委員會委員。
主持設(shè)計制造過20余臺各類液壓機和200多臺套液壓系統(tǒng)及液壓泵站。主持設(shè)計制造過7臺液壓試驗臺,主持設(shè)計制造過100余種各類液壓元件,其中汽車制動系統(tǒng)用感載比例閥為國內(nèi)首先研制成功并制定了企標;主持設(shè)計制造過幾千臺各類液壓缸;出版《液壓缸手冊》《液壓缸密封技術(shù)及其應用 第1版》《液壓缸設(shè)計與制造》《液壓回路分析與設(shè)計》《電液伺服閥/液壓缸及其系統(tǒng)》《液壓機液壓傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計手冊》等。
參與修訂或制定了GB/T 786.12021《流體傳動系統(tǒng)及元件 圖形符號和回路圖 第1部分:圖形符號》、GB/T 15242.32021《液壓缸活塞和活塞桿動密封裝置尺寸系列 第3部分:同軸密封件溝槽尺寸系列和公差》、GB/T 15242.42021《液壓缸活塞和活塞桿動密封裝置尺寸系列 第4部分:支承環(huán)安裝溝槽尺寸系列和公差》、GB/T 3452.52022《液壓氣動用O形橡膠密封圈 第5部分:彈性體材料規(guī)范》等多項國家、行業(yè)標準;還牽頭制定了T/CSTE 01212022《質(zhì)量分級及領(lǐng)跑者評價要求 液壓缸》團標。
第2版前言
第1版前言
第1章液壓缸密封技術(shù)基礎(chǔ)1
1.1液壓缸密封技術(shù)概論1
1.1.1泄漏與密封1
1.1.2密封的分類2
1.1.3常用密封材料的分類與性能10
1.1.4液壓缸工作介質(zhì)與使用工況18
1.1.5液壓缸常用密封件20
1.2液壓缸密封基礎(chǔ)理論及機理23
1.2.1液壓缸密封基礎(chǔ)理論23
1.2.2液壓缸密封機理26
1.3液壓缸密封相關(guān)標準摘要31
1.3.1密封材料標準摘要31
1.3.2密封件標準摘要33
1.3.3溝槽標準摘要39
1.3.4液壓(油)缸產(chǎn)品及試驗標準摘要41
1.4液壓缸密封技術(shù)的現(xiàn)狀與展望49
1.4.1液壓缸密封技術(shù)的現(xiàn)狀49
1.4.2液壓缸密封技術(shù)的展望72
第2章液壓缸密封件及其溝槽76
2.1液壓缸密封件質(zhì)量的一般要求76
2.1.1液壓缸橡膠密封材料的一般要求76
2.1.2液壓缸密封件外觀質(zhì)量的一般要求76
2.1.3液壓缸密封件的尺寸和公差及其測量77
2.1.4液壓缸密封件其他性能的一般要求78
2.1.5橡膠密封材料及橡膠密封件的貯存84
2.2O形橡膠密封圈及其溝槽86
2.2.1O形圈的特點及其作用86
2.2.2O形圈的密封機理87
2.2.3O形圈的密封設(shè)計89
2.2.4O形圈溝槽的設(shè)計方法92
2.2.5O形圈溝槽尺寸和公差93
2.2.6O形圈的選用與安裝104
2.3Y形橡膠密封圈及其溝槽106
2.3.1Y形圈的密封機理、分類及其特點106
2.3.2Y形圈的密封設(shè)計108
2.3.3聚氨酯單體YD和Yd密封圈113
2.3.4缸口Y形圈及其溝槽116
2.4Yx形橡膠密封圈及其溝槽119
2.4.1Yx形圈及其特點119
2.4.2Yx形圈的密封設(shè)計121
2.5V形橡膠密封圈及其溝槽126
2.5.1V形圈的密封機理126
2.5.2V形圈的使用和特點127
2.5.3V形圈的設(shè)計和選用原則127
2.6U形橡膠密封圈及其溝槽131
2.6.1U形圈的特點及其作用131
2.6.2U形圈的密封機理133
2.6.3U形圈產(chǎn)品及其溝槽134
2.7蕾形橡膠密封圈及其溝槽149
2.7.1蕾形圈的特點及其作用149
2.7.2蕾形圈的密封機理150
2.7.3蕾形圈產(chǎn)品及其溝槽151
2.7.4缸口蕾形圈及其溝槽153
2.8鼓形、組合鼓形橡膠密封圈和山形橡膠密封圈及其溝槽155
2.8.1鼓形、組合鼓形圈和山形圈的特點及其作用155
2.8.2鼓形、組合鼓形圈和山形圈產(chǎn)品及其溝槽156
2.9同軸密封件及其溝槽166
2.9.1同軸密封件的特點及其作用166
2.9.2同軸密封件的密封機理169
2.9.3同軸密封件產(chǎn)品及其溝槽169
2.10幾種非典型密封件及其溝槽193
2.10.1帶擋圈的活塞桿組合密封圈(緩沖環(huán))193
2.10.2帶擋環(huán)的活塞單向密封圈及其溝槽194
2.10.3帶擋圈的同軸密封件196
2.10.4低泄漏同軸密封件196
2.11防塵密封圈及其溝槽198
2.11.1標準橡膠防塵密封圈及其溝槽198
2.11.2其他防塵密封圈及其溝槽207
2.12支承環(huán)及其溝槽209
2.12.1支承環(huán)的名稱和作用209
2.12.2標準支承環(huán)及其溝槽210
2.12.3支承環(huán)(導向帶)及其溝槽選擇與設(shè)計235
2.13擋環(huán)(圈)及其溝槽239
2.13.1O形圈用抗擠壓環(huán)(擋環(huán))及其溝槽239
2.13.2U形圈用擋圈及其溝槽244
2.14密封墊圈及其溝槽246
2.14.1密封墊圈246
2.14.2密封墊圈溝槽248
2.15耐高溫、低溫、高壓密封圈249
2.15.1密封材料的最高、最低工作溫度250
2.15.2密封圈的最高、最低工作溫度250
2.15.3密封圈的最高工作壓力251
2.15.4耐高溫、低溫、高壓密封圈產(chǎn)品252
2.16旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈及其腔體255
2.16.1旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈相關(guān)標準255
2.16.2旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的密封機理256
2.16.3旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的腔體257
2.16.4旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的應用260
2.17液壓設(shè)備中其他旋轉(zhuǎn)密封261
2.17.1旋轉(zhuǎn)密封件產(chǎn)品概述262
2.17.2旋轉(zhuǎn)軸密封件的應用及特點262
2.17.3旋轉(zhuǎn)軸密封的溝槽設(shè)計263
2.18評定液壓往復運動密封件性能的試驗方法265
第3章液壓缸密封系統(tǒng)設(shè)計與制造273
3.1液壓缸密封技術(shù)要求273
3.1.1液壓缸密封的一般技術(shù)要求274
3.1.2液壓缸密封的特殊技術(shù)要求291
3.1.3液壓缸密封工況的初步確定293
3.2液壓缸密封系統(tǒng)設(shè)計297
3.2.1液壓缸密封系統(tǒng)的定義297
3.2.2液壓缸密封系統(tǒng)工程應用設(shè)計298
3.2.3液壓缸密封系統(tǒng)工程應用設(shè)計中的幾個具體問題311
3.2.4液壓缸密封系統(tǒng)設(shè)計禁忌315
3.3液壓缸密封溝槽的設(shè)計320
3.3.1矩形密封溝槽的尺寸和公差320
3.3.2矩形密封溝槽的幾何公差325
3.3.3矩形密封溝槽的表面粗糙度326
3.4液壓缸密封溝槽的機械加工工藝329
3.4.1活塞密封溝槽的加工330
3.4.2導向套密封溝槽的加工331
3.5液壓缸密封件裝配工藝333
3.5.1密封件裝配的一般技術(shù)要求333
3.5.2O形密封圈裝配的技術(shù)要求334
3.5.3唇形密封圈裝配的技術(shù)要求334
3.5.4同軸密封件裝配的技術(shù)要求335
3.5.5支承環(huán)裝配的技術(shù)要求335
3.6液壓缸密封性能試驗336
3.6.1液壓缸密封性能試驗項目、條件與試驗裝置336
3.6.2液壓缸密封性能試驗方法與檢驗規(guī)則341
3.6.3液壓缸密封性能試驗注意事項342
3.7金屬承壓殼體(液壓缸)的疲勞壓力試驗方法343
第4章液壓缸的泄漏及防治346
4.1液壓缸密封失效的危害346
4.1.1液壓缸外泄漏的危害346
4.1.2液壓缸內(nèi)泄漏的危害348
4.2液壓缸失效模式與風險評價349
4.3液壓缸密封失效的判據(jù)352
4.4液壓元件(液壓缸)可靠性評估方法352
4.5液壓缸密封的在線監(jiān)