高壓氮氣的密封可靠性是氮氣彈簧成敗的關(guān)鍵問題
來源：wanlidajiju.com 發(fā)布時間：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(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題進行了闡述，提出了高壓氮氣缸的密封可靠性設(shè)計要點及適用于氮氣彈簧的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)形式。具體分為氮氣彈簧密封可靠性設(shè)計要點及結(jié)構(gòu),動態(tài)密封可靠性設(shè)計要點,氮氣彈簧密封元件及結(jié)構(gòu)形式三大要點。
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越高的要求。在汽車制造領(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(yù)緊，且要求彈壓力在整個工作行程中基本保持恒定。常規(guī)彈簧的彈壓力特性曲線不能滿足要求，氮氣缸彈簧作為新型彈性功能部件便應(yīng)運而生，它所具有的彈壓力特性曲線彌補了常規(guī)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(yīng)達到工作行程80kmlOOkm。為此，首先應(yīng)保證氮氣缸高壓氮氣的密封壽命。氮氣彈簧的密封分為動密封和靜密封，靜密封技術(shù)相對于動密封技術(shù)更成熟和可靠，而往復(fù)軸的高壓氣體動密封在技術(shù)上還存在一些難題值得研究。因此，高壓氮氣的動密封可靠性是氮氣彈簧成敗的關(guān)鍵問題。
一、密封元件及結(jié)構(gòu)形式
(a)o形圈密封是最簡單的、最通用的一種密封類型。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，但柱塞或活塞運動速度較高時，氣體會有泄漏。o形圈一般用合成橡膠制造，它的運動摩擦阻力比唇形密封小，而啟動摩擦阻力較大(為運動摩擦阻力的3-4倍)，當。形圈的硬度越大，滑動表面粗糙度越大，啟動摩擦力就越大；當靜置時間較長時，啟動摩擦力也會增加。o形圈用于氣密封時必須采取潤滑措施，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時產(chǎn)生擰扭現(xiàn)象，設(shè)計時在低壓的一側(cè)加一個擋圈，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(nèi)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(jié)構(gòu)既保持了優(yōu)良的密封性能，又使摩擦磨損較小，還同時避免了單一Y形密封圈工作時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(jié)構(gòu)形式之一。氮氣彈簧用不等高唇Y(jié)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(nèi)，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，運動平穩(wěn)，耐壓性和密封性能較好，單圈可以實現(xiàn)密封，主要用于要求低摩擦往復(fù)運動密封場合。但是，Y形圈密封在高壓下會產(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，措施上可采用一個內(nèi)裝背撐環(huán)組成一個組合Y形密封圈來解決。為提高抗形變的能力，設(shè)計時還應(yīng)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越高的要求。在汽車制造領(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(yù)緊，且要求彈壓力在整個工作行程中基本保持恒定。常規(guī)彈簧的彈壓力特性曲線不能滿足要求，氮氣缸彈簧作為新型彈性功能部件便應(yīng)運而生，它所具有的彈壓力特性曲線彌補了常規(guī)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(yīng)達到工作行程80kmlOOkm。為此，首先應(yīng)保證氮氣缸高壓氮氣的密封壽命。氮氣彈簧的密封分為動密封和靜密封，靜密封技術(shù)相對于動密封技術(shù)更成熟和可靠，而往復(fù)軸的高壓氣體動密封在技術(shù)上還存在一些難題值得研究。因此，高壓氮氣的動密封可靠性是氮氣彈簧成敗的關(guān)鍵問題。
(a)o形圈密封是最簡單的、最通用的一種密封類型。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，但柱塞或活塞運動速度較高時，氣體會有泄漏。o形圈一般用合成橡膠制造，它的運動摩擦阻力比唇形密封小，而啟動摩擦阻力較大(為運動摩擦阻力的3-4倍)，當。形圈的硬度越大，滑動表面粗糙度越大，啟動摩擦力就越大；當靜置時間較長時，啟動摩擦力也會增加。o形圈用于氣密封時必須采取潤滑措施，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時產(chǎn)生擰扭現(xiàn)象，設(shè)計時在低壓的一側(cè)加一個擋圈，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(nèi)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(jié)構(gòu)既保持了優(yōu)良的密封性能，又使摩擦磨損較小，還同時避免了單一Y形密封圈工作時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(jié)構(gòu)形式之一。氮氣彈簧用不等高唇Y(jié)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(nèi)，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，運動平穩(wěn)，耐壓性和密封性能較好，單圈可以實現(xiàn)密封，主要用于要求低摩擦往復(fù)運動密封場合。但是，Y形圈密封在高壓下會產(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，措施上可采用一個內(nèi)裝背撐環(huán)組成一個組合Y形密封圈來解決。為提高抗形變的能力，設(shè)計時還應(yīng)增加斷面的壁厚。
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