串联密封系统在移模油缸中的应用

　　1 前 言

　　移模油缸是注塑机、压铸机、发泡机等机械上推动模板频繁往复运动的部件, 其质量的好坏关系到整机质量的优劣。移模油缸的常见故障是活塞杆带油。活塞杆带油常造成车间环境的污染, 给生产造成极大的困扰。以往这一问题是依靠定期更换移模油缸的密封件来解决, 但往往是更换后没多久, 又出现带油现象。因此, 移模油缸活塞杆带油的问题就成为油缸设计和生产者必须彻底解决的问题。

　　众所周知, 密封失效的原因是多方面的, 不仅仅涉及密封系统结构设计, 还涉及选用的密封件材料、所用密封件的质量、安装沟槽的加工质量( 尺寸公差、形位公差、表面粗糙度) 、密封接触介质( 活塞杆、缸筒等) 的加工质量、工作液质量( 粘度、温度) 等因素。本文仅就移模油缸的活塞杆密封系统的结构设计加以分析。

　　2 移模油缸活塞杆带油的理论分析

　　2.1 移模油缸活塞杆的密封要求

　　由于上述机械整机经常采用“三班倒”的模式工作,要求移模油缸频繁动作, 工作状况十分恶劣, 对密封系统提出了严格的要求:

　　( 1) 高密封性 不可滴油, 以免对车间生产造成困扰;

　　( 2) 高耐磨性 长期往复运动, 寿命要长;

　　( 3) 高稳定性 能够在频繁动作引起温度升高后, 不易老化、软化, 不易膨胀和收缩;

　　( 4) 经济性 不会导致整机成本大比例增加。

　　2.2 现有密封系统的结构

　　现有移模油缸密封系统的结构通常如图1: 从高压油侧, 依次排布导向件5、主密封件4 和防尘密封件2, 依靠主密封件的密封来实现系统的密封效果。图1 中, 是依靠压力油的压迫来涨紧主油封径向的内外两个唇口。当然也部分地依靠主油封在沟槽中的预压缩力。

　　2.3 直线往复运动的密封原理

　　通常的压力油脂都属于有机液体, 而有机液体都能在高能表面展开( 即“润湿”) , 恰逢金属活塞杆的表面就属于高能表面, 所以活塞杆接触油液以后必然粘附一层油分子, 称为吸附膜( 属于“边界润滑理论”中“边界膜”的一种) 。再者, 油的分子之间也因存在有一定的结合力( 即“范德华力”) 而导致累积, 形成流体膜( 见图2) 。活塞杆表面的油膜就是这两者的合成。其中, 吸附膜牢固地吸附在固体表面上, 不可自由流动, 但可以随摩擦面的相对滑动而滑动, 并有一定的润滑性能, 通常仅有0.1μm( 图2) 。而流体膜能流动, 且随油脂的粘度不同而厚度不同, 但比吸附膜厚。

　　我们所进行的密封活动可以概括为两类: