工程機械密封技術的應用與展望
2006-08-24
當前中國工程機械工業已引進了發達國家大量的主機設計和制造技術，逐步采用了先進的密封系統設計構思和密封裝置的應用技術。但由于國內密封件工業制造水平的制約，工程機械密封技術的應用水平仍落后于先進水平約20－25年。主機無泄漏正常工作小時僅有400 h左右，不足先進水平的1/10。 應用現狀：國產密封件的產品品種及質量仍無法滿足引進先進制造技術的工程機械的發展和配套需要。 事實上在中國為工程機械行業服務的橡塑密封件生產企業有近千個，但具有較好生產條件和技術能力的企業只有40余家，其中具有雄厚技術能力、擁有成套先進設備的企業僅有7－8家（從事軍品密封制品生產的專業研究所不在其列）。盡管如此，這些企業生產的密封制品在質量和使用壽命方面仍與國外先進水平存在或多或少的差距。工程機械及中、高壓液壓件行業引進了諸如林德、卡特、小松、采埃字、力士樂等世界知名廠商的制造技術之后，國產密封件的產品品種及質量無法滿足引進先進制造技術產品的發展和配套需要就是例證。其次，需求量頗大的自卸式載重卡車的舉升裝置用小斷面U形密封圈（AU），由于國產密封制品質量較差，主機廠及用戶均向國外公司采購。 存在的問題：密封件產品的質量及密封系統設計和應用水平有待提高。 1．密封件產品質量 20年來，經國內科研技術人員的共同努力，建立了完整的與ISO／TC131／SC7接軌的各類密封件安裝腔體國家標準體系。同時也建立了與各類密封件標準接軌的密封件尺寸系列、密封件性能指標及密封件外觀質量、密封件包裝、貯存、運輸等密封件國家標準體系。從而，方便了工程機械和其他中、高壓液壓機械產品密封系統用密封件的設計和選用。但實際操作中仍有許多弊病存在。其原因主要是工業基礎過于薄弱、原材料的質量和品種不盡如人意、管理工作不規范等等。差距尤以液壓泵、液壓馬達和變速箱用旋轉油封及液壓缸往復動密封的產品質量Z甚。針對ZL50C裝載機驅動橋輪邊油封的使用壽命，筆者曾做過一次裝機對比試驗，由國內某單位研制的帶副唇內骨架油封，裝機后經路面試驗，僅50 km即開始泄漏，而同時裝機考核的國外某公司BABSL油封，使用近3年仍未發生泄漏。又如：工程機械液壓缸動密封元件的質量，國外水平可滿足5 000作小時無泄漏，而國產密封件的使用壽命一般為其1/10，有的甚至不足 100工作小時。 2．密封系統的設計和應用水平 密封系統的設計和應用水平依賴于密封制品的研制能力，主要表現在3個方面。 （1）旋轉動密封系統 目前大量采用的仍是普通標準型油封，對于有壓力要求的旋轉密封裝置只能提供耐壓為l－ 3 MPa的耐壓型油封，而先進水平為 10 MPa。動液壓回流油封的應用在工程機械旋轉密封裝置中尚未得到普及。 （2）液壓缸往復動密封系統 目前大多數國產工程機械液壓缸動密封系統設計仍采用U形密封圈作為主密封。90年代中期設計生產的工程機械液壓缸動密封系統，開始采用同軸密封組件和U形密封圈的復合設計。當令上普遍采用的5組件（或3組件）液壓缸活塞用帶支承環組合密封組件，制作工藝較復雜，目前國內尚停留在小批量制作的階段，質量穩定性較差。 （3）靜密封系統靜密封系統中，雖然取消了石棉及植物纖維密封制品，但高分子材料液態密封墊的使用尚不普及。目前國內使用的此類產品仍以樂泰公司生產的各類密封膠產品為主。國產液態密封膠及用于液壓系統管系連接的厭氧膠的產品品牌較少，且涂敷工藝和質量性能均存在一定差距。 展望：中國密封換術的科研醫密封件制造工業將面對由工程嘰械及其他中、高壓液壓機械行業提出的嚴峻課題。 隨著先進科技和制造技術的引進及2000年后國民經濟的發展趨勢，U引進先進技術為依托的中國工程機械工業將有較大的發展。工程機械液壓系統工作壓力和系統的先進性、工作可靠。＠的探高．必將促講密封系統設計及密封元件制造技術的發展，因此，中國密封技術的科研及密封件制造工業將面對由工程機械及其他中、高壓液壓機械行業提出的嚴峻課題?？梢灶A計，屆時的中國密封工業體系將不再是一個高能耗、低效率、結構龐雜的小農經濟式的經營模式，而將是一個具有高度集約化、規?；?、低能耗、高效率的經營體制。屆時，中國密封件的主要品種將有60％達到80年代末90年代初的質量水平，另將有15％的產品品種達到密封件產品的當代質量水平。中國工程機械和中、高壓液壓機械產品密封系統的設計和應用水平將達到90年代中期的技術水準。 背景資料：中國工程機械密封技術應用的四個階段 以橡塑密封件為應用主體的工程機械密封技術的發展過程大致可以分為四個階段。 1．起步階段（1960－ 1970年） 這期間的中國工程機械產品液壓系統的工作壓力大致為12－14 MPa。采用的密封系統用密封件有：0形橡膠密封圈（NBR）；鐵殼一牛皮旋轉油封；波紋鋼皮十軟木十金屬彈簧的端面密封；石棉盤根；石棉十橡膠密封墊片；V形密封圈（牛皮十酚醛十膠木）； V形密封圈（NBR十夾織物〕：軟會屬密封墊片等等。 2.創業階段（1971－ 1980年） 在此期間生產的中國工程機械主要產品的液壓系統工作壓力大致為 14－ 3．5 MPa。其密封系統中采用的密封件以橡塑密封件為主，淘汰了牛皮、石棉纖維及波紋鋼皮十軟木的端面密封。主要型式D為：0形密封圈（NBR、FKM）；履帶D底盤用浮動油封（金屬環干0形圖）；D內包骨架旋轉油封川BR、FKM、ZACM）。液壓與氣動往復運動密封件D則有0形密封圈（NBR、FKM）；U形密D射圈（NBR、AU、BU）：V形密封圈（NBR十夾織物）；杯形密封圈（NBR十夾織物）等。 在這10年間，為適應諸如工程機械、鍛壓機械等采用中、高壓液壓技術的發展需要，由原機械部組建了7個專業橡塑密封件生產廠。另外，為推進中國密封技術的發展，于1975年和1979年組建了“全國液壓、氣動標準化技術委員會一和’全國液壓、氣動標準化技術委員會橡塑密封標準化分技術委員會”（與舊ISO／TCI3／SC7對應）以及摩擦學會流體密封分技術委員會。 3．鞏固和發展階段（1981－1990年） 國產工程機械主要產品的液壓系統的工作壓力達到了16－ 40MPa，其密封系統采用的密封件形式仍以橡塑密封制品為主。主要型式有：O形密封圈（NBR、FKM）；履帶底盤用浮動油封（O形圖十金屬環）；潤滑密封履帶用密封組件（NBR＋AU):內骨架和外骨架旋轉油生十（NBR、FKM、ACM、EPDM)；組合密封墊圈（NBR+金屬）；液壓缸活塞和活塞桿動密。封用同軸密封組件（PTFE＋NBR）；旋轉軸用動液壓回流油封（NBR、FKM、 ACM）；以及工作壓力為 1— 3 MPa的耐壓型旋轉油封（NBR、FKM）；雙向介質旋轉油封(NBR、FKM）、液O壓缸活塞用帶支承環雙作用往復D動密封組件（NBR＋PTFE＋POM）等。 4．高速發展階段（1991年以后） 工程機械和其他中、高壓液壓行業先后引進了大量的產品制造技術，促進了國外密封商家進入中國密封件市場的步伐。國外資金及技術的進入，提高了我國密封工業的總體水平。
