装配式液压元件越孔密封结构的设计与分析

　　1 密封结构在装配和工作中存在的问题

　　对于高压流体通道的无泄漏装配式液压密封结构的设计(如图1所示)，一般密封介质多选用橡胶或聚氨酯等弹性材料制作，这些材料具有很好的综合性能。但是，这些材料在安装过程中必须经过包容件圆柱形内孔和垂直于包容件轴线的流体孔道的相贯部位，由于在此位置包容件多存在不易清除的尖角毛刺，在密封件通过时被剪切，而造成密封件先期破坏，最终达不到防止液压介质泄漏的目的。

　　为避免上述问题的发生，一般的做法是在保证液压介质不向外部泄漏的前提下尽可能避免内部泄漏。为此常采用缩小径向配合间隙而不采用介质密封的设计方法，这种方法对粘度较

　　过液孔 包容件 密封面

　　图1 典型的越孔密封结构

　　高的液压介质来说可以通过提高加工精度达到设计目的；然而，这种方法对于粘度较低的液压介质，由于机械加工精度有限，使得需滑动的配合面间总是存在间隙，这样高压液体介质造成的内部泄漏引起的能量损失和机械效率下降就不容忽视了，同时由此引起液压介质温度上升和粘度下降会进一步加剧其它部位的泄漏。这样势必对其它液压元件提出了更高的技术要求，加工工艺的提高会大大地提高生产成本。

　　2 密封结构设计方案的提出

　　针对上述问题，提出了下述4种合理的密封结构。

　　图2 阶梯轴式密封结构

　　(1)如图2所示采用阶梯轴密封结构。将包容件和被包容件的配合表面由一个改为多个，即阶梯形配合表面。

　　(2)如图3所示采用密封件安装在包容件上的密封结构。

　　图3 密封件在包容件上的密封结构

　　此结构是将由密封件安装在受压应力的被包容件上改为安装在受拉应力的包容件内侧密封槽上。

　　(3)如图4所示采用密封面为一锥面的密封结构。此结构是将包容件和被包容件设计为合理的锥度配合加之合适的密封件。

　　(4)如图5所示采用在包容件流体通道附近以及被包容件上加工越孔槽结构，从而达到密封件不被剪切、顺利装配的目的。

　　图4 密封面为一锥面的密封结构

　　图5 加工越孔槽的密封结构

　　3 对上述4种设计方案的合理性分析上述4种方案在工程中的应用表明，基本上都达到了预期的密封效果。但是，由于不同的方案在应用时，其不同的加工工艺、经济成本、安装和使用等方面将直接影响产品的生产、销售和推广。

　　(1)采用阶梯轴密封结构(见图2)虽然达到了预期的密封效果，但是却给合理选择各个配合面的配合性质增加了难度，同时在满足最小轴向直径的前提下，将增大机体的几何尺寸，进而增加了整机的重量。而对于大多数工具类液压机械，加大整机重量是不得已而为之。另外在加工工艺方面，增加了台阶面同时也增加了多处精加工面，在保证形位公差的前提下，会大大增加机加工难度并增加生产成本。