液压系统管接头常用几种密封形式,一起来学习吧

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液压系统管接头常用几种密封形式,一起来学习吧

工程机械液压系统管接头常用密封形式主要有平面密封和锥面密封 2 类,其中平面密封分为 E 型柱端式密封、 A 型柱端式密封、铰接螺栓式密封和法兰式密封;锥面密封分为扩口式密封、30°锥式密封、24°锥式密封(即复合密封)和卡套式密封。此外还有其他形式的密封。虽然各种密封形式具体结构不同,但其密封原理均是通过密封件(如 O 形圈、ED 封、铜垫、组合密封垫等)与被密封件之间相互挤压形成密封面,以阻止液压油外溢。本文讲述工程机械液压系统管接头上述常用密封形式。

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1. 平面密封

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(1)E 型柱端式密封

E 型柱端式密封的外螺纹端为米制细牙螺纹带环形沟槽结构,需安装填料密封,如图 1 所示。该填料密封可称为 ED 封,常用材质为丁腈橡胶,也可选用氟橡胶或三元乙丙橡胶。

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标准 ISO 9974-2-2000《一般用途和液压管接头用 带有 ISO261 螺纹填料或金属对金属密封油口和柱端》第 2 部分填料密封柱端(E 型),以及非等效采用上述标准制定的 GB/T19674.2-2005《液压管接头用螺纹油口和柱端 填料密封柱端(A 型和 E 型)》,对 E 型柱端的结构尺寸、性能要求、试验方法以及 E 型柱端和填料密封的标记进行了规范。上述标准根据适用系统工作压力的不同,将 E 型柱端分为轻载(L)系列及重载(S)系列;其中轻载(L)系列柱端适用最高工作压力为 25MPa,重载(S)系列柱端适用最高工作压力为63MPa,许用工作压力应根据柱端尺寸、材料、工艺、工况、用途等来确定。使用时需注意标准 GB/T19674.2-2005 中,非等效采用国际标准时,将填料密封沟槽槽深尺寸 L7 尺寸偏差由 +0.1/0 更改为 +0.3/0,造成部分填料密封件安装后压缩量不足,导致无法形成有效密封面。

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(2) A 型柱端式密封

A 型柱端式密封的外螺纹端为米制细牙螺纹或英制管螺纹带定位锥面结构,需安装铜垫或组合密封垫,如图 2 所示。旋紧过程中依靠定位锥面的定位作用,可有效防止密封垫产生径向窜动,从而形成均匀完整的密封面。

标准 GB/T19674.2-2005 对 A 型柱端的结构尺寸、性能要求、试验方法以及 A 型柱端和填料密封的标记进行了规范。该标准根据适用系统工作压力的不同,将 A 型柱端分为轻载(L)系列及重载(S)系列;其中轻载(L)系列柱端适用最高工作压力为 25MPa,重载(S)系列柱端适用最高工作压力为 63MPa,许用工作压力应根据柱端尺寸、材料、工艺、工况、用途等来确定。

(3)铰接螺栓式密封

铰接螺栓式密封包含管接头用铰接螺栓、铰接接头、铜垫或组合密封垫等零件,如图 3 所示。该形式常适用于空间受限,系统工作压力不高的部位。

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标准 JB999-77《管接头用铰接螺栓》对管接头用铰接螺栓的尺寸,性能要求等进行规范。标准 JB998-77《焊接式铰接管接头体》对铰接接头尺寸进行了规范。标准 JB1002-77《密封垫圈》、JB982-77《组合密封垫圈》对装配所需的密封垫圈进行了规范。

(4)法兰式密封

法兰式密封包括法兰接头、分体法兰、O 形圈、螺钉或螺栓等零件,如图 4 所示。该密封结构广泛应用于泵、马达、液压缸等与高压软管的连接。装配时 O 形圈放置在法兰接头端面上的凹槽内,通过压缩接头端面沟槽内的密封圈形成密封。旋紧后,O 形圈的压缩量约为 15%~ 30%。O 形圈常用材质为丁腈橡胶,也可选用氟橡胶或三元乙丙橡胶。

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标准 ISO6162-1-2012《液压传动带分离式或一体式法兰夹和米制或英制螺纹的凸缘连接器》第 1 部分(压力为3.5MPa 至 40MPa,公称通径为 DN13 至 DN127),ISO6162-2-2002《液压传动 带分离式或一体式法兰夹和米制或英制螺纹的凸缘连接器》第 2 部分(压力为 35MPa 至 40MPa,公称通径为 DN13 至 DN51),对法兰接头、连接法兰的结构尺寸、性能要求、试验方法以及产品标记进行了规范。标准 JB/ ZQ4187-2006《分体式高压法兰》所规范的法兰同样适用于该密封结构,该标准等效采用国际标准 ISO6162、美国汽车工程师协会标准SAE518、德国西马克公司标准 SN532,上述 4 者之间尺寸可互换。

标准 ISO12151-3《液压传动和通用连接件 软管配件》第 3 部分(带 ISO 6162-1 或 ISO6162-2 标准法兰端的软管接头),对采用 ISO6162 法兰接头型式的软管接头的结构尺寸、性能要求、试验方法以及产品标记进行了规范。根据法兰式接头承压能力的不同,它可分为 3000psi 系列(SFL)和 6000psi 系列(SFS)。该标准中代码 61 指 3000psi 系列,代码 62 指 6000psi 系列。除上述标准的接头外,小松标准和卡特彼勒标准的法兰接头也较为常用。

标准 GB/T3452.1-2005《液压气动用 O 形橡胶密封圈尺寸系列及公差》所规范的 O 形密封圈,标准 GB/T3452.3-2005《液压气动用 O 形橡胶密封圈 沟槽尺寸》所规范的 O 形圈沟槽尺寸,同样适用于该密封结构。

2. 锥面密封

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(1)扩口式密封

扩口式密封为金属与金属之间的硬密封,两接头端为米制或美制细牙螺纹,带有 37°扩口结构(A 型)、45°扩口结构(B 型),如图 5 所示。其中 A 型结构最早源自美国汽车工程师协会(SAE),目前该接头已在欧洲广泛应用。

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标 准 ISO8434-2-2007《 液 压 传动和通用金属管连接件 37°扩口管接头》,标准 ISO12151-5-2007《液压传动和通用连接件 软管配件》第 5 部

分(带 ISO 8434-2 37 ° 扩口端的软管配件),以及标准 SAE J516-2001 《Hydraulic Hose Fittings》对该密封结构的普通接头或软管接头的结构尺寸、性能要求、试验方法以及产品标记进行了规范。

标准 GB/T5625.1 至 GB/T5645.1、GB/T5646 对扩口式管接头的尺寸,标记及技术要求等进行了规范。标准 GB/T5625.2 至 GB/T5645.2 对扩口式管接头接头体的尺寸,标记及技术要求等进行了规范。标准 GB/T5652-2008 对扩口式管接头扩口端的尺寸进行了规范。标准 GB/T5646-2008、GB/T5647-2008、GB/T5648-2008 等对该密封形式所用到的管套、A 型螺母、B 型螺母等零部件进行了规范。

(2)30°锥式密封

30°锥式密封的外螺纹端为米制细牙螺纹或英制管螺纹,带定位凹槽结构;内螺纹为米制细牙螺纹,带 30°锥口结构,需安装 O 形密封圈,如图 6 所示。

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该密封结构多适用于阀体与接头的连接,以及系统测压口。标准 ISO6149-1-2007《用于液压传动和一般用途的管接头 带 ISO 261 米制螺纹和 O 形圈密封的油口和螺柱端》第 1 部分(带 O 形圈用锪平沟槽的油口),以及等效采用该标准制定的

GB/T2878.1-2011《液压传动连接 带米制螺纹和O 形圈密封的油口和螺柱端》第 1 部分(油口)对该密封结构内螺纹 30°锥口处的结构尺寸、性能要求等进行了规范。

标准 ISO6149-2-2007《用于液压传动和一般用途的管接头 带 ISO 261 米制螺纹和 O 形圈密封的油口和螺柱端》第 2 部分(重型 S 系列,螺柱端的尺寸、型式、实验方法和技术要求),以及采用该标准修改制定的 GB/T2878.2-2011。《液压传动连接 带米制螺纹和 O 形圈密封的油口和螺柱端》第 2 部分(重型螺柱端 S 系列),对该密封结构外螺纹凹槽处结构尺寸、性能要求,以及适用于该密封的 O 形圈的结构尺寸、材质及性能要求等进行了规范。

(3)24°锥式密封

24°锥式密封即复合密封,该密封形式为金属—金属硬密封和金属面带 O 形圈弹性密封复合结构,两接头端为米制细牙螺纹带 24°扩口(密封斜面角度)结构,如图 7 所示。该密封结构源自德国,适用于承压要求较高、对密封可靠性要求较严格的部位。我国工程机械液压系统软管密封处广泛采用该密封结构。根据承压能力的不同,该锥式密封又可分为轻系列(L 系列)和重系列(S系列)2 种型式。

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ISO8434-1-2007《用于流体传动和一般用途的金属接头》第 1 部分(24°锥形接头)、ISO8434-4-2000《用于流体传动和一般用途的金属接头》第 4 部分(O 形圈端面密封接头),以及标准 DIN20078-(4、5、8、9)对该密封型式的结构尺寸、性能要求及产品标示进行了规范。标准 GB/T3452.1-2005《液压气动用 O 形橡胶密封圈 尺寸系列及公差》所规范的 O 形密封圈同样适用于该密封形式。

(4)卡套式密封

卡套式密封的外螺纹为 24°内锥结构,内螺纹为24°外锥结构,两者之间通过卡套相互夹紧,如图 8 所示。该密封结构多适用于钢管、聚氨酯管路(配合衬套)及卡套式液压软管总成的连接。该密封结构与 24°锥式(复合密封)内锥结构相同,两者内锥接头可互换使用。

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标准 GB/T3733.1 至 GB/T3758.1 对卡套式管接头的结构尺寸及产品标记等进行了规范。标准 GB/T3733.2 至 GB/T3758.2 对卡套式管接头接头体的结构尺寸及产品标记等进行了规范。

3. 其他密封形式

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实际应用中还会遇到锥螺纹密封、快换接头复合密封等密封结构。设计锥螺纹密封时,需确认连接螺纹为英制管螺纹还是美制管螺纹,是否需要安装填料密封件。选择各种密封形式所使用的密封件时,特别要注意材质与流体的相容性、各种材质的适用温度等。

由于历史、政治、行业、区域等原因,现在应用于液压系统的密封形式繁杂多样,这种现状不仅影响相关产品的通用性,形成资源浪费、品种系列维护困难等弊端,严重制约了相关行业的发展。为改善上述状况,我国现行标准正逐步向国际标准靠拢,各机械配件及主机厂家开发新产品时多采用最新的国际标准。

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