高壓氮氣的密封可靠性是氮氣彈簧成敗的關(guān)鍵問(wèn)題
來(lái)源：www.yamashaku.com 發(fā)布時(shí)間：2019年12月27日
為了保證氮氣缸彈簧的使用壽命，對氮氣缸設計的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了闡述，提出了高壓氮氣缸的密封可靠性設計要點(diǎn)及適用于氮氣彈簧的動(dòng)態(tài)密封結構形式。具體分為氮氣彈簧密封可靠性設計要點(diǎn)及結構,動(dòng)態(tài)密封可靠性設計要點(diǎn),氮氣彈簧密封元件及結構形式三大要點(diǎn)。
模具技術(shù)不斷發(fā)展，對模具上大量使用的彈性元件提出了越來(lái)越高的要求。在汽車(chē)制造領(lǐng)域，覆蓋件模具要求彈性元件在較小的空間里能產(chǎn)生較大的初始彈壓力，而不需要預緊，且要求彈壓力在整個(gè)工作行程中基本保持恒定。常規彈簧的彈壓力特性曲線(xiàn)不能滿(mǎn)足要求，氮氣缸彈簧作為新型彈性功能部件便應運而生，它所具有的彈壓力特性曲線(xiàn)彌補了常規彈性元件的不足。氮氣缸彈簧的使用壓力在15MPa以下，在正常使用情況下，它的壽命指標應達到工作行程80kmlOOkm。為此，首先應保證氮氣缸高壓氮氣的密封壽命。氮氣彈簧的密封分為動(dòng)密封和靜密封，靜密封技術(shù)相對于動(dòng)密封技術(shù)更成熟和可靠，而往復軸的高壓氣體動(dòng)密封在技術(shù)上還存在一些難題值得研究。因此，高壓氮氣的動(dòng)密封可靠性是氮氣彈簧成敗的關(guān)鍵問(wèn)題。
一、密封元件及結構形式
(a)o形圈密封是最簡(jiǎn)單的、最通用的一種密封類(lèi)型。它靠密封接觸表面的壓力堵塞氣體泄漏，氣壓越高密封效果越好，但柱塞或活塞運動(dòng)速度較高時(shí)，氣體會(huì )有泄漏。o形圈一般用合成橡膠制造，它的運動(dòng)摩擦阻力比唇形密封小，而啟動(dòng)摩擦阻力較大(為運動(dòng)摩擦阻力的3-4倍)，當。形圈的硬度越大，滑動(dòng)表面粗糙度越大，啟動(dòng)摩擦力就越大；當靜置時(shí)間較長(cháng)時(shí)，啟動(dòng)摩擦力也會(huì )增加。o形圈用于氣密封時(shí)必須采取潤滑措施，減小密封圈的磨損。為防止高壓下的。形圈被擠入密封間隙和運動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擰扭現象，設計時(shí)在低壓的一側加一個(gè)擋圈，也可用雙擋圈以防回程被擠入卡住。0形密封圈經(jīng)常被作為輔助密封元件，也可單獨作為主密封件使用。
(b)Y形組合密封是由Y形密封圈和唇內的。形圈組合而成的一種單向密封，其密封原理與一般的Y形密封圈相同。o形圈由形變能力強的合成橡膠制造，而Y形密封件則采用剛性較好的夾織物橡膠制造，在壓力作用下同樣能徑向膨脹。起自密封作用。這種結構既保持了優(yōu)良的密封性能，又使摩擦磨損較小，還同時(shí)避免了單一Y形密封圈工作時(shí)被擠入間隙而破壞的可能。
(c)Y形圈密封是自緊唇密封中最早的結構形式之一。氮氣彈簧用不等高唇Y形圈密封效果更好。在一般情況下，Y形圈可不用支承環(huán)，而直接裝入安裝槽內，當工作氣壓作用后，Y形圈底部受到軸向壓縮，唇部受到周向壓縮，使唇與缸壁接觸面變寬，接觸壓力同時(shí)增大，起自緊密封作用，接觸壓力越高，密封性能更好。Y形密封摩擦阻力小，運動(dòng)平穩，耐壓性和密封性能較好，單圈可以實(shí)現密封，主要用于要求低摩擦往復運動(dòng)密封場(chǎng)合。但是，Y形圈密封在高壓下會(huì )產(chǎn)生較大的摩擦，磨損也大，而且這種密封元件斷面的踵部易產(chǎn)生磨料磨損和咬傷，也易于擠入間隙中去被破壞，措施上可采用一個(gè)內裝背撐環(huán)組成一個(gè)組合Y形密封圈來(lái)解決。為提高抗形變的能力，設計時(shí)還應增加斷面的壁厚。
模具技術(shù)不斷發(fā)展，對模具上大量使用的彈性元件提出了越來(lái)越高的要求。在汽車(chē)制造領(lǐng)域，覆蓋件模具要求彈性元件在較小的空間里能產(chǎn)生較大的初始彈壓力，而不需要預緊，且要求彈壓力在整個(gè)工作行程中基本保持恒定。常規彈簧的彈壓力特性曲線(xiàn)不能滿(mǎn)足要求，氮氣缸彈簧作為新型彈性功能部件便應運而生，它所具有的彈壓力特性曲線(xiàn)彌補了常規彈性元件的不足。氮氣缸彈簧的使用壓力在15MPa以下，在正常使用情況下，它的壽命指標應達到工作行程80kmlOOkm。為此，首先應保證氮氣缸高壓氮氣的密封壽命。氮氣彈簧的密封分為動(dòng)密封和靜密封，靜密封技術(shù)相對于動(dòng)密封技術(shù)更成熟和可靠，而往復軸的高壓氣體動(dòng)密封在技術(shù)上還存在一些難題值得研究。因此，高壓氮氣的動(dòng)密封可靠性是氮氣彈簧成敗的關(guān)鍵問(wèn)題。
(a)o形圈密封是最簡(jiǎn)單的、最通用的一種密封類(lèi)型。它靠密封接觸表面的壓力堵塞氣體泄漏，氣壓越高密封效果越好，但柱塞或活塞運動(dòng)速度較高時(shí)，氣體會(huì )有泄漏。o形圈一般用合成橡膠制造，它的運動(dòng)摩擦阻力比唇形密封小，而啟動(dòng)摩擦阻力較大(為運動(dòng)摩擦阻力的3-4倍)，當。形圈的硬度越大，滑動(dòng)表面粗糙度越大，啟動(dòng)摩擦力就越大；當靜置時(shí)間較長(cháng)時(shí)，啟動(dòng)摩擦力也會(huì )增加。o形圈用于氣密封時(shí)必須采取潤滑措施，減小密封圈的磨損。為防止高壓下的。形圈被擠入密封間隙和運動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擰扭現象，設計時(shí)在低壓的一側加一個(gè)擋圈，也可用雙擋圈以防回程被擠入卡住。0形密封圈經(jīng)常被作為輔助密封元件，也可單獨作為主密封件使用。
(b)Y形組合密封是由Y形密封圈和唇內的。形圈組合而成的一種單向密封，其密封原理與一般的Y形密封圈相同。o形圈由形變能力強的合成橡膠制造，而Y形密封件則采用剛性較好的夾織物橡膠制造，在壓力作用下同樣能徑向膨脹。起自密封作用。這種結構既保持了優(yōu)良的密封性能，又使摩擦磨損較小，還同時(shí)避免了單一Y形密封圈工作時(shí)被擠入間隙而破壞的可能。
(c)Y形圈密封是自緊唇密封中最早的結構形式之一。氮氣彈簧用不等高唇Y形圈密封效果更好。在一般情況下，Y形圈可不用支承環(huán)，而直接裝入安裝槽內，當工作氣壓作用后，Y形圈底部受到軸向壓縮，唇部受到周向壓縮，使唇與缸壁接觸面變寬，接觸壓力同時(shí)增大，起自緊密封作用，接觸壓力越高，密封性能更好。Y形密封摩擦阻力小，運動(dòng)平穩，耐壓性和密封性能較好，單圈可以實(shí)現密封，主要用于要求低摩擦往復運動(dòng)密封場(chǎng)合。但是，Y形圈密封在高壓下會(huì )產(chǎn)生較大的摩擦，磨損也大，而且這種密封元件斷面的踵部易產(chǎn)生磨料磨損和咬傷，也易于擠入間隙中去被破壞，措施上可采用一個(gè)內裝背撐環(huán)組成一個(gè)組合Y形密封圈來(lái)解決。為提高抗形變的能力，設計時(shí)還應增加斷面的壁厚。
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