Y型圈密封原理及其特點(diǎn)
Y型密封圈的截面呈Y形,是一種典型的唇形密封圈。廣泛應(yīng)用于往復(fù)動(dòng)密封裝置中,其使用壽命高于O型密封圈。Y型密封圈的適用工作壓力不大于40MPa,工作溫度為-30~80℃。
1、Y型圈分類
Y型密封圈按照截面的長(zhǎng)寬比例不同,可以分為寬型Y型密封圈、窄型Y型密封圈和Yx型密封圈等。寬截面的Y型密封圈的耐壓力略小于窄型Y型密封圈,只能適用于P<20MPa的工作環(huán)境,而窄型Y型密封圈可用于工作壓力P<32MPa的場(chǎng)合。
Y型密封圈按照兩唇的高度是否一致,又可以分為軸用的不等高唇Y(jié)型密封圈、孔用的不等高唇Y(jié)型密封圈和軸孔通用的等高唇Y(jié)型密封圈。Y型密封圈的制造材質(zhì)不同,還能將其分為丁腈橡膠Y型密封圈、氟橡膠Y型密封圈、聚氨酯橡膠Y型密封圈等。
工作速度范圍:采用丁睛橡膠制作時(shí)為 0. 01~0. 6m/s;采用氟橡膠制作時(shí),為0.05~0.3m/s;采用聚氨酯橡膠制作時(shí),則為 0.01~lm/s。Y型密封圈的密封性能、使用壽命及不同擋圈時(shí)的工作壓力極限,都以聚氨酯橡膠材質(zhì)為佳。
2、密封原理
Y形密封圈依靠其張開的唇邊貼于密封副偶合面。無(wú)內(nèi)壓時(shí),僅僅因唇尖的變形而產(chǎn)生很小的接觸壓力。在密封的情況下,與密封介質(zhì)接觸的每一點(diǎn)上均有與介質(zhì)壓力相等的法向壓力,所以唇形圈底部將受到軸向壓縮,唇部受到周向壓縮,與密封面接觸變寬,同時(shí)接觸應(yīng)力增加。當(dāng)內(nèi)壓再升高時(shí),接觸壓力的分布形式和大小進(jìn)一步改變,唇部與密封面配合更緊密,所以密封性更好,這就是Y形圈的“自封作用”。由于這種自封作用,一個(gè)Y形圈能有效的封住32MPa的高壓。
壓力賦能型密封的有效密封壓力等于預(yù)壓力與流體壓力之和。Y形密封圈通過(guò)唇邊的作用將流體壓力有效作用于密封,其預(yù)壓力可以降到很小值,并且流體壓力越高,預(yù)壓力的效用越小,在高壓場(chǎng)合,預(yù)壓力的作用可以忽略不計(jì)。這時(shí)降低密封摩擦力是有利的,因?yàn)槊芊饽Σ亮εc密封接觸壓力成正比。所以Y形密封圈在保證密封的同時(shí),摩擦力小于擠壓型密封。
Y形密封圈主要用于往復(fù)密封,由其工作原理可知,Y形圈安裝時(shí),唇口要對(duì)著壓力高的一側(cè),才能發(fā)揮作用,所以Y形密封圈只能單向起作用。
當(dāng)偶合件以工作速度作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),在密封唇與滑移面之間形成一層密封油膜,油膜的存在可改善密封圈的摩擦條件,減小磨損;油膜在氣動(dòng)密封中起密封作用。在液壓元件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中,運(yùn)動(dòng)件伸出與縮進(jìn)時(shí)油膜厚度是不同的,這一油膜厚度差積聚會(huì)造成泄漏。所以,Y形圈正常工作時(shí),也有極少量泄漏發(fā)生,往復(fù)速度大時(shí),泄漏量大。這是因?yàn)橥鶑?fù)速度大時(shí),往復(fù)次數(shù)變得很頻繁,同時(shí)油膜的流體動(dòng)力作用使油膜厚度增加,形成了油膜的快速積聚作用。當(dāng)工作油的粘度增大時(shí),油膜厚度因此增加,往復(fù)速度所造成的泄漏量也增大。但是由于液壓油的粘度隨著溫度的升高而降低,所以液壓設(shè)備在低溫下啟動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)開始時(shí)的泄漏較大,隨著運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因各種損失引起溫度升高,泄漏量會(huì)逐漸減少。
活塞在往復(fù)行程中的泄漏情況是不同的。當(dāng)內(nèi)壓較低時(shí),抽出行程中的泄漏量隨內(nèi)壓增大而增大;壓入行程中隨內(nèi)壓增大而減小。當(dāng)內(nèi)壓足夠大時(shí)(約大于7.5MPa),泄漏不再隨內(nèi)壓而變化。
當(dāng)Y形密封圈內(nèi)壓p1較低時(shí),摩擦力隨內(nèi)壓增大而增大。當(dāng)內(nèi)壓足夠大時(shí),摩擦力不再有很大變化。如潤(rùn)滑良好,甚至有下降趨勢(shì)。國(guó)外關(guān)于Y形圈的起動(dòng)摩擦試驗(yàn)結(jié)果表明起動(dòng)摩擦與停車時(shí)間關(guān)系不大,這是與O形圈最大的區(qū)別。
這對(duì)于斷續(xù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械是極為有利的。同時(shí)在內(nèi)壓較低時(shí),起動(dòng)摩擦隨內(nèi)壓得增大而增大,當(dāng)內(nèi)壓超過(guò)5MPa時(shí),起動(dòng)摩擦將與內(nèi)壓無(wú)關(guān)。所以對(duì)于高壓斷續(xù)的機(jī)械,不會(huì)有起動(dòng)摩擦過(guò)大的問(wèn)題。密封唇邊磨損后,因介質(zhì)壓力的作用,唇邊具有一定的自動(dòng)補(bǔ)償能力。
3、Y型圈特點(diǎn)
1)密封性能可靠;
2)摩擦阻力小,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn);
3)耐壓性好,適用壓力范圍廣;
4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格適中;
5)安裝方便。