高壓氮氣的密封可靠性是氮氣彈簧成敗的關鍵問題
來源：www.blthmoxin.com 發布時間：2019年12月27日
為了保證氮氣缸彈簧的使用壽命，對氮氣缸設計的關鍵技術問題進行了闡述，提出了高壓氮氣缸的密封可靠性設計要點及適用于氮氣彈簧的動態密封結構形式。具體分為氮氣彈簧密封可靠性設計要點及結構,動態密封可靠性設計要點,氮氣彈簧密封元件及結構形式三大要點。
模具技術不斷發展，對模具上大量使用的彈性元件提出了越來越高的要求。在汽車制造領域，覆蓋件模具要求彈性元件在較小的空間里能產生較大的初始彈壓力，而不需要預緊，且要求彈壓力在整個工作行程中基本保持恒定。常規彈簧的彈壓力特性曲線不能滿足要求，氮氣缸彈簧作為新型彈性功能部件便應運而生，它所具有的彈壓力特性曲線彌補了常規彈性元件的不足。氮氣缸彈簧的使用壓力在15MPa以下，在正常使用情況下，它的壽命指標應達到工作行程80kmlOOkm。為此，首先應保證氮氣缸高壓氮氣的密封壽命。氮氣彈簧的密封分為動密封和靜密封，靜密封技術相對于動密封技術更成熟和可靠，而往復軸的高壓氣體動密封在技術上還存在一些難題值得研究。因此，高壓氮氣的動密封可靠性是氮氣彈簧成敗的關鍵問題。
一、密封元件及結構形式
(a)o形圈密封是最簡單的、最通用的一種密封類型。它靠密封接觸表面的壓力堵塞氣體泄漏，氣壓越高密封效果越好，但柱塞或活塞運動速度較高時，氣體會有泄漏。o形圈一般用合成橡膠制造，它的運動摩擦阻力比唇形密封小，而啟動摩擦阻力較大(為運動摩擦阻力的3-4倍)，當。形圈的硬度越大，滑動表面粗糙度越大，啟動摩擦力就越大；當靜置時間較長時，啟動摩擦力也會增加。o形圈用于氣密封時必須采取潤滑措施，減小密封圈的磨損。為防止高壓下的。形圈被擠入密封間隙和運動時產生擰扭現象，設計時在低壓的一側加一個擋圈，也可用雙擋圈以防回程被擠入卡住。0形密封圈經常被作為輔助密封元件，也可單獨作為主密封件使用。
(b)Y形組合密封是由Y形密封圈和唇內的。形圈組合而成的一種單向密封，其密封原理與一般的Y形密封圈相同。o形圈由形變能力強的合成橡膠制造，而Y形密封件則采用剛性較好的夾織物橡膠制造，在壓力作用下同樣能徑向膨脹。起自密封作用。這種結構既保持了優良的密封性能，又使摩擦磨損較小，還同時避免了單一Y形密封圈工作時被擠入間隙而破壞的可能。
(c)Y形圈密封是自緊唇密封中最早的結構形式之一。氮氣彈簧用不等高唇Y形圈密封效果更好。在一般情況下，Y形圈可不用支承環，而直接裝入安裝槽內，當工作氣壓作用后，Y形圈底部受到軸向壓縮，唇部受到周向壓縮，使唇與缸壁接觸面變寬，接觸壓力同時增大，起自緊密封作用，接觸壓力越高，密封性能更好。Y形密封摩擦阻力小，運動平穩，耐壓性和密封性能較好，單圈可以實現密封，主要用于要求低摩擦往復運動密封場合。但是，Y形圈密封在高壓下會產生較大的摩擦，磨損也大，而且這種密封元件斷面的踵部易產生磨料磨損和咬傷，也易于擠入間隙中去被破壞，措施上可采用一個內裝背撐環組成一個組合Y形密封圈來解決。為提高抗形變的能力，設計時還應增加斷面的壁厚。
模具技術不斷發展，對模具上大量使用的彈性元件提出了越來越高的要求。在汽車制造領域，覆蓋件模具要求彈性元件在較小的空間里能產生較大的初始彈壓力，而不需要預緊，且要求彈壓力在整個工作行程中基本保持恒定。常規彈簧的彈壓力特性曲線不能滿足要求，氮氣缸彈簧作為新型彈性功能部件便應運而生，它所具有的彈壓力特性曲線彌補了常規彈性元件的不足。氮氣缸彈簧的使用壓力在15MPa以下，在正常使用情況下，它的壽命指標應達到工作行程80kmlOOkm。為此，首先應保證氮氣缸高壓氮氣的密封壽命。氮氣彈簧的密封分為動密封和靜密封，靜密封技術相對于動密封技術更成熟和可靠，而往復軸的高壓氣體動密封在技術上還存在一些難題值得研究。因此，高壓氮氣的動密封可靠性是氮氣彈簧成敗的關鍵問題。
(a)o形圈密封是最簡單的、最通用的一種密封類型。它靠密封接觸表面的壓力堵塞氣體泄漏，氣壓越高密封效果越好，但柱塞或活塞運動速度較高時，氣體會有泄漏。o形圈一般用合成橡膠制造，它的運動摩擦阻力比唇形密封小，而啟動摩擦阻力較大(為運動摩擦阻力的3-4倍)，當。形圈的硬度越大，滑動表面粗糙度越大，啟動摩擦力就越大；當靜置時間較長時，啟動摩擦力也會增加。o形圈用于氣密封時必須采取潤滑措施，減小密封圈的磨損。為防止高壓下的。形圈被擠入密封間隙和運動時產生擰扭現象，設計時在低壓的一側加一個擋圈，也可用雙擋圈以防回程被擠入卡住。0形密封圈經常被作為輔助密封元件，也可單獨作為主密封件使用。
(b)Y形組合密封是由Y形密封圈和唇內的。形圈組合而成的一種單向密封，其密封原理與一般的Y形密封圈相同。o形圈由形變能力強的合成橡膠制造，而Y形密封件則采用剛性較好的夾織物橡膠制造，在壓力作用下同樣能徑向膨脹。起自密封作用。這種結構既保持了優良的密封性能，又使摩擦磨損較小，還同時避免了單一Y形密封圈工作時被擠入間隙而破壞的可能。
(c)Y形圈密封是自緊唇密封中最早的結構形式之一。氮氣彈簧用不等高唇Y形圈密封效果更好。在一般情況下，Y形圈可不用支承環，而直接裝入安裝槽內，當工作氣壓作用后，Y形圈底部受到軸向壓縮，唇部受到周向壓縮，使唇與缸壁接觸面變寬，接觸壓力同時增大，起自緊密封作用，接觸壓力越高，密封性能更好。Y形密封摩擦阻力小，運動平穩，耐壓性和密封性能較好，單圈可以實現密封，主要用于要求低摩擦往復運動密封場合。但是，Y形圈密封在高壓下會產生較大的摩擦，磨損也大，而且這種密封元件斷面的踵部易產生磨料磨損和咬傷，也易于擠入間隙中去被破壞，措施上可采用一個內裝背撐環組成一個組合Y形密封圈來解決。為提高抗形變的能力，設計時還應增加斷面的壁厚。
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