长行程液压缸密封方式设计

　　液压缸是液压传动系统中的执行元件，是把液体的压力能转换为机械能的重要装置。往复运动缸是最为常用的液压缸，它输出速度和推力，推动动力头按既定的方式做功。在大功率、大负载、长行程的情况下，液压缸活塞与缸体之间、活塞杆与缸盖之间对密封的要求更为苛刻，这是液压缸设计的重点和难点。

　　在实际应用中，常见的液缸爬行、压力保持性能差，就是液压缸密封不合理的具体表现。因此需要对这种液压缸作认真分析，才能提出合理的设计方案。下面以液压抽油机液压缸为例说明其密封方式的设计思想。

　　1 密封问题分析

　　图1 液体油压力作用下密封圈受挤示意图

　　图2 缸体轴线与活塞轴线不重合示意图

　　液压抽油机的液压缸与其它大功能、大负载、长行程的活塞缸一样，在制造上很难保证长缸筒的内孔加工精度。加工完成后的缸筒存在着圆度误差，这使缸筒经过一段时间使用后磨损量加大，活塞在缸筒中运动的配合间隙有大有小，摩擦力也有大有小变化不定，加剧了密封装置的磨损，出现爬行现象。另一方面，密封胶圈在液压油压力作用下，被挤到槽的一侧，如图1所示，这会引起密封胶圈的变形、磨损和撕裂。在双作用工作方式下(双作用缸)，密封胶圈会受到背压作用，当背压高于油压时，密封胶圈也会从槽中被挤出，甚至被撕裂。再者，外负载力的作用方向难以与液压缸的轴线相重合，如图2所示。其径向分力，使密封胶圈受力不均，造成胶圈单侧受挤，最终导致密封失效。

　　2 液压缸密封方式设计

　　该密封设计的宗旨是加强密封圈的刚度和强度，增强液压缸缸体与活塞之间、活塞杆与缸盖之间的密封、导向和润滑能力。本着以上宗旨，液压缸缸筒与活塞间的密封采用如图3

　　所示的结构形式。

　　1．U型导向体2．L型支承环

　　3．滑动环4．弹性体

　　图3 缸筒与活塞密封方式示意图

　　这一密封结构由4部分组成，即导向体1、支承环2、滑动环3和弹性体4。弹性体受压变形后压缩滑动环，使滑动环起密封作用；支承环防止受高压时弹性体及滑动环被挤出沟槽而被破坏；导向体紧靠支承环，可减少活塞尺寸并避免缸筒与活塞之间的直接接触和摩擦。这种结构的特点是压力越大，密封作用越可靠。

　　活塞杆与缸盖之间的密封如图4所示。该密封由两部分组成，一部分为典型的TDI型洪格尔组合密封件；另一部分为防尘轴封，因为抽油机的工作环境较差，所以防尘是必不可少的环节。