液压油对密封件性能的影响

作者：广州机械科学研究院 黄兴 蔡琦

欢迎访问e展厅 展厅 5 密封件展厅 油封, 骨架油封, 石墨填料环, 汽封, 轴封, ... 液压油用于液压传动系统中作为工作介质，起能量的传递、转换和控制作用，同时还起着液压系统内各部件的润滑、防腐蚀、防锈和冷却等作用。而液压系统中的密封件起着防止流体从结合面间泄漏、保持压力、维持能量传递或转换作用。 目前国内外使用的密封材料大部分是高分子弹性体，一些特殊条件下也有使用塑料及各类金属。但不管属于哪一种材料，都应具有下列性能： 1、具有一定的机械物理性能：如抗张强度、定伸强度、伸长率； 2、有一定的弹性、硬度合适，并且压缩永久变形小； 3、与工作介质相适应，不容易产生溶胀、分解、硬化； 4、耐磨，有一定的抗撕性能； 5、具有耐高温、低温的老化性能。 然而，没有任何密封材料包括上述全部性能，需要根据工作环境，如温度、压力、介质以及运动方式来选择适宜的密封材料，并通过制定材料的配合配方来满足一定的要求。或者采用两种以上材料复合或组合结构的形式发挥各自的特长，达到更加全面的效果。 密封效果的形成：动密封分为非接触密封和接触密封。非接触密封主要是各种机械密封，如：石墨填料环、浮环密封等；橡塑复合密封件和橡塑组合密封件均属于接触密封，依靠装填在密封腔体中的预压紧力，阻塞泄漏通道而获得密封效果。液压系统用的密封件多为静密封(端面密封)、往复动密封(活塞、活塞杆密封)及旋转密封。 影响密封效果的因素：密封结构的选择和油膜形成、压力、温度、材料的相容性，动密封所接触工作表面的材质、硬度、几何形状、表面光洁度等。 一、几种耐介质性能优异的密封材料及其特性（略） 1、丁腈橡胶： 2、硅橡胶： 3、氟橡胶： 4、三元乙丙橡胶： 5、聚四氟乙烯： 6、聚氨酯橡胶： 7、丙稀酸酯橡胶： 二、密封材质与液压油(液)的相容性 液压油的颗粒污染来源之一是密封件材料与液压油不相适应而产生的“碎屑"或“磨屑"。密封件因“溶涨"被损坏产生的“碎屑"或被“抽提"出来的未被结合的无机物和填充补强材料，使密封件损坏并失效，同时对油品形成污染造成液压油变质以致失效。 液压系统中广泛使用叶片泵，在其工作压力大于6.9MPa的状态下，磨损问题变得突出，因而在液压油中使用了抗磨剂；为了适应在高温热源和明火附近的液压系统，使用抗燃的磷酸酯、水-乙二醇液压液，水包油和油包水乳化液等。以及应“用"而生的抗氧、防锈等各种类型复合添加剂配置的不同用途液压油(液)品种繁多。如：抗磨液压油复合剂类型中的无锌型(无灰型)抗磨液压油复合剂，是用烃类硫化物、磷酸酯、亚磷酸酯等，还有同时含硫、磷和氮三种元素的S-P-N极压抗磨剂。在极压工业齿轮油中，也以P-S型极压剂为主。 密封件产生“溶涨"或“抽提"的原因是液压油中添加剂所含有的各种化学元素及其浓度，依据“相似相溶"的原理，对不同的密封材质产生不同的影响，也既是密封材料的耐介质性能。例如：Shell Omala 320齿轮油和Shell Omala 460齿轮油中显示极性的磷(P)元素浓度在300ppm左右，所以丁腈橡胶因含有丙稀腈基团而具有极性，具有优良的耐油性能，却不适宜该类型油品的介质条件。 随着液压油(油)品种的不断研发，为改善油(液)性能的各种抗磨、极压添加剂、金属减活剂、破乳化剂和抗泡添加剂等，对密封件的材料的影响需要通过实验来验证。 三、密封材料耐油(液)性能检测评定 橡胶材料的密封件耐油(液)性能，一般采用标准试验油，按试验标准规定的温度条件和试验时间下浸泡，通过对浸泡前后测试值对比(如材料的硬度变化、拉伸强度变化率、扯断伸长变化率、体积变化率、压缩永久变形等)，评价其性能。 No1标准油是“低体积增加油"，这种矿物油的混合物的成分是由溶剂萃取的，经化学处理、脱蜡的石蜡残渣和中性油； No3标准油是一种“高体积增加油"，由经过选择的环烷粗制品，经过真空蒸馏得到的两种润滑油成分组成。 不同用途对材料的指标值考核不一样。 四、液压油(液)对密封件性能的影响 密封理论认为：在一个动态柔性密封及其配合面之间存在一层完整的润滑膜。在正常状态下，正是借助这层润滑膜来达到密封目的并延长密封件寿命。 在液压系统中，液压油(液)对密封件密封性能的影响除介质/密封材料的相溶性，油品的粘度、粘度随温度的变化、往复(旋转)运动速度、压力及轴、缸体或活塞杆的材质、硬度、几何形状、表面光洁度，以及密封件的结构等影响润滑膜形成和膜特征的因素，均影响密封效果。一般说来，形成连续的润滑膜能获得理想的密封效果。 日本NOK公司最先在世界上用最新的图象处理技术解释清楚油封的密封原理。认为油封(旋转动密封)的密封机理由润滑特性和密封原理两部分组成。润滑特性：油封的摩擦特性受流体的粘度与滑动速度支配，油封与轴的相对滑动表面在油膜分离的润滑状态下运动，因此保持摩擦阻力小，磨损小。密封原理：油封滑动接触面上油的流动是从大气侧流向油侧又从油侧流向大气侧的循环。滑动面的润滑良好，可防止磨损的进行，由此没有泄漏。 当系统运动速度过高时，影响连续的润滑膜的形成，导致摩擦热增加，超出密封材料的耐温范围则造成密封件的损坏。压力过大时，除影响油膜形成，还会对橡塑密封件产生“挤隙"作用，一般可采用加“挡圈"来改善。或选择摩擦系数小、自润滑性好的PTFE组合密封件结构将有助于改善摩擦副之间的润滑，适用于高低速往复运动及高压系统的油缸活塞、活塞杆密封。 根据系统工况条件及介质环境合理地选用密封件和密封材料、正确安装使用和维护密封件，是获得有效的密封效果、可靠性及使用寿命的关键。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/17/2004)