阀门液压执行器分析
时间:2021-11-05 阅读:220
齿轮齿条液动执行器上的活塞密封是最重要的密封。今天谈谈最多的两种结构。U型(Y型)与方形(格莱圈型)。
U型密封一般是聚氨酯材料+丁晴橡胶组合,方形密封一般材料是PTFE+青铜粉与丁腈橡胶组合。
U型密封 | 方形密封 | 结果 | |
孔加工要求 | H9 | H9 | 相同 |
250Bar间隙 | ≤0.5mm | ≤0.4mm | U型容易加工 |
光洁度Rt | ≤10 | ≤4 | U型容易加工 |
速度 | ≤0.5米/秒 | ≤15米/秒 | 都能满足要求 |
温度 | -40℃/+110℃ | -30℃/+110℃ | 都能满足要求 |
对于齿条油缸运动速度,一般来讲,每秒运动10毫米行程速度能满足大多数需求。
一项有意思的研究由国内几家密封件制造商展开,主要研究密封件应力松弛现象。应力松弛指的是产品在变形不变的情况下,应力随时间逐渐衰弱的情况,橡胶,塑料等聚合物材料产生应力松弛现象原因是分子热运动的结果。对于密封件来讲,发生应力松弛现象导致密封件密封不良,发生泄漏,影响产品质量及设备寿命。他们的研究是用活塞杆密封来研究,主要是用活塞杆密封利于测量,虽然有别于活塞密封,但是研究的失效分析及结果对活塞密封同样有参考意义。
从上图看出,随时间推移,不同材料,不同结构的密封件都会发生应力松弛现象。
从下图数据分析看出, (数值为根据研究图形估计)
总体来看,U型圈衰减速率比较均匀,方型圈衰减速率开始较大,后面较小。
30分钟衰减值 | 衰减速率 | |
U型圈(前30分钟) | 2..2N | 0.074N/分钟 |
U型圈(后30分钟) | 1.2N | 0.04N/分钟 |
方型圈(前30分钟) | 11.8N | 3.94N/分钟 |
方型圈(后30分钟) | 3.8N | 0.13N/分钟 |
二:研究结果之二
研究小组对不用温度下的的密封件应力衰减进行研究,结果如下:
总体来看,随着温度升高,不同材质及结构的密封件都出现应力衰减现象。从图形看出,随温度升高,U圈应力衰减速率逐渐减小,而方形圈衰减速率变大。U型圈衰减速率比较均匀,方型圈衰减速率开始较大,后面较小。
我们分析如下(图中计算数值根据图形估计),根据液压系统常见温度范围40℃-80℃分析。
衰减值 (单位N) | 速率 (N/℃) | 平均衰减速率(N/℃) | |
U-样1 | 2.5 | 0.0625 |
0.0708 |
U-样2 | 3.5 | 0.0875 | |
U-样3 | 2.5 | 0.0625 | |
方-样1 | 10 | 0.25 |
0.2358 |
方-样2 | 10 | 0.25 | |
方-样3 | 8.3 | 0.2075 |
根据曲线计算出,U型圈在液压系统常见温度下,其平均衰减速率比方型圈衰减速率小。
另外从研究团队的两个曲线值都看出,U型圈施加对杆的初始应力都比方型圈的应力大。
U型圈 | 方型圈 | |||||||
研究1 | 71.5N | 38N | ||||||
研究2 | U-样1 | U-样2 | U-样3 | 方-样1 | 方-样2 | 方-样3 | ||
123N | 115N | 115N | 94N | 88N | 68N |