液壓油對密封件的影響及使用方法
2006-05-29
液壓油用于液壓傳動系統中作為工作介質，起能量的傳遞、轉換和控制作用，同時還起著液壓系統內各部件的潤滑、防腐蝕、防銹和冷卻等作用。而液壓系統中的密封件起著防止流體從結合面間泄漏、保持壓力、維持能量傳遞或轉換作用。 目前國內外使用的密封材料大部分是高分子彈性體，一些特殊條件下也有使用塑料及各類金屬。但不管屬于哪一種材料，都應具有下列性能： 1、具有一定的機械物理性能：如抗張強度、定伸強度、伸長率； 2、有一定的彈性、硬度合適，并且壓縮永久變形小； 3、與工作介質相適應，不容易產生溶脹、分解、硬化； 4、耐磨，有一定的抗撕性能； 5、具有耐高溫、低溫的老化性能。 然而，沒有任何密封材料包括上述全部性能，需要根據工作環境，如溫度、壓力、介質以及運動方式來選擇適宜的密封材料，并通過制定材料的配合配方來滿足一定的要求。或者采用兩種以上材料復合或組合結構的形式發揮各自的特長，達到更加全面的效果。 密封效果的形成：動密封分為非接觸密封和接觸密封。非接觸密封主要是各種機械密封，如：石墨填料環、浮環密封等；橡塑復合密封件和橡塑組合密封件均屬于接觸密封，依靠裝填在密封腔體中的預壓緊力，阻塞泄漏通道而獲得密封效果。液壓系統用的密封件多為靜密封(端面密封)、往復動密封(活塞、活塞桿密封)及旋轉密封。 影響密封效果的因素：密封結構的選擇和油膜形成、壓力、溫度、材料的相容性，動密封所接觸工作表面的材質、硬度、幾何形狀、表面光潔度等。 一、密封材質與液壓油(液)的相容性： 液壓油的顆粒污染來源之一是密封件材料與液壓油不相適應而產生的“碎屑"或“磨屑"。密封件因“溶漲"被損壞產生的“碎屑"或被“抽提"出來的未被結合的無機物和填充補強材料，使密封件損壞并失效，同時對油品形成污染造成液壓油變質以致失效。 液壓系統中廣泛使用葉片泵，在其工作壓力大于6.9MPa的狀態下，磨損問題變得突出，因而在液壓油中使用了抗磨劑；為了適應在高溫熱源和明火附近的液壓系統，使用抗燃的磷酸酯、水-乙二醇液壓液，水包油和油包水乳化液等。以及應“用"而生的抗氧、防銹等各種類型復合添加劑配置的不同用途液壓油(液)品種繁多。如：抗磨液壓油復合劑類型中的無鋅型(無灰型)抗磨液壓油復合劑，是用烴類硫化物、磷酸酯、亞磷酸酯等，還有同時含硫、磷和氮三種元素的S-P-N極壓抗磨劑。在極壓工業齒輪油中，也以P-S型極壓劑為主。 密封件產生“溶漲"或“抽提"的原因是液壓油中添加劑所含有的各種化學元素及其濃度，依據“相似相溶"的原理，對不同的密封材質產生不同的影響，也既是密封材料的耐介質性能。例如：Shell Omala 320齒輪油和Shell Omala 460齒輪油中顯示極性的磷(P)元素濃度在300ppm左右，所以丁腈橡膠因含有丙稀腈基團而具有極性，具有優良的耐油性能，卻不適宜該類型油品的介質條件。 隨著液壓油(油)品種的不斷研發，為改善油(液)性能的各種抗磨、極壓添加劑、金屬減活劑、破乳化劑和抗泡添加劑等，對密封件的材料的影響需要通過實驗來驗證。 二、密封材料耐油(液)性能檢測評定： 橡膠材料的密封件耐油(液)性能，一般采用標準試驗油，按試驗標準規定的溫度條件和試驗時間下浸泡，通過對浸泡前后測試值對比(如材料的硬度變化、拉伸強度變化率、扯斷伸長變化率、體積變化率、壓縮永久變形等)，評價其性能。 No1標準油是“低體積增加油"，這種礦物油的混合物的成分是由溶劑萃取的，經化學處理、脫蠟的石蠟殘渣和中性油；No3標準油是一種“高體積增加油"，由經過選擇的環烷粗制品，經過真空蒸餾得到的兩種潤滑油成分組成。 不同用途對材料的指標值考核不一樣。 三、液壓油(液)對密封件性能的影響： 密封理論認為：在一個動態柔性密封及其配合面之間存在一層完整的潤滑膜。在正常狀態下，正是借助這層潤滑膜來達到密封目的并延長密封件壽命。 在液壓系統中，液壓油(液)對密封件密封性能的影響除介質/密封材料的相溶性，油品的粘度、粘度隨溫度的變化、往復(旋轉)運動速度、壓力及軸、缸體或活塞桿的材質、硬度、幾何形狀、表面光潔度，以及密封件的結構等影響潤滑膜形成和膜特征的因素，均影響密封效果。一般說來，形成連續的潤滑膜能獲得理想的密封效果。 日本NOK公司Z先在世界上用Z新的圖象處理技術解釋清楚油封的密封原理。認為油封(旋轉動密封)的密封機理由潤滑特性和密封原理兩部分組成。潤滑特性：油封的摩擦特性受流體的粘度與滑動速度支配，油封與軸的相對滑動表面在油膜分離的潤滑狀態下運動，因此保持摩擦阻力小，磨損小。密封原理：油封滑動接觸面上油的流動是從大氣側流向油側又從油側流向大氣側的循環。滑動面的潤滑良好，可防止磨損的進行，由此沒有泄漏。 當系統運動速度過高時，影響連續的潤滑膜的形成，導致摩擦熱增加，超出密封材料的耐溫范圍則造成密封件的損壞。壓力過大時，除影響油膜形成，還會對橡塑密封件產生“擠隙"作用，一般可采用加“擋圈"來改善。或選擇摩擦系數小、自潤滑性好的PTFE組合密封件結構將有助于改善摩擦副之間的潤滑，適用于高低速往復運動及高壓系統的油缸活塞、活塞桿密封。 根據系統工況條件及介質環境合理地選用密封件和密封材料、正確安裝使用和維護密封件，是獲得有效的密封效果、可靠性及使用壽命的關鍵。
