密封件在液压设备中的应用
机械加工行业中，液压传动应用非常广泛，如各类半自动液压传动车床等。这些机床釜用机械密封在使用过程中，经常出现诸如冲击、爬行等故障，诊断维修时，往往在液压控制元件(如各类泵、阀)上找不到故障原因，致使维修工作陷入困境。
最终此类故障还是常在执行元件上找到原因，即油缸活塞密封件严重磨损所致。该类现象尤以“O”形密封圈见多。
实例1：某一CE7120液压仿形车床，在工作中出现泵用机械密封仿形刀架引刀下行转纵向进给切削时冲刀，致使打刀、废活现象频发，机床无法正常工作。
检测与维修：检查各液压控制元件均无故障，维修工作一时进入盲区。拆检刀架纵向油缸，发现活塞油封“O”形密封圈外圆已经磨平，同时发现活塞外圆尺寸不合要求(属机床制造原因)，直径方向小于标准尺寸0.8MM，活塞和油缸体间隙很大，导致纵向油缸两腔互通窜油。维修时，更换了合格的活塞以及“O”形密封圈后机床冲刀故障排除。分析其原因是在仿形刀架引刀下行到位的瞬间，刀架整体受一个冲力F’，该力分解后有一个水平推力F’1作用于纵向油缸活塞杆上，与此同时，电磁阀34E1-25B工作，纵向油缸有杆腔接通压力油，无杆腔接通调速阀回油路，活塞有杆腔受力F由两部分完成，一为F’1，另一为F1=A1P1，其中A1为无杆腔的受力面积，那么F=F’1+F1。
正常情况下，活塞在力F的作用下开始向无杆腔移动，527 机械密封，由于液压油的不可压缩性，无杆腔内液压油压力急骤升高给活塞形成背压，活塞受力平衡按调速阀调定速度平稳走刀。该瞬间因有%F’1的作用，纵向油缸腔内压力P2就会大于P1。实际中，油缸两腔因间隙窜通，在P2》P1的瞬间，液压油有从高压区无杆腔向低压区有杆腔流动的趋势，流动一旦产生，P2降低，P1升高，F1增大，活塞受力失去平衡，机械密封原理，活塞带动刀架快速向无杆腔方向移动。而瞬间过后，因仿形刀架下行结束，作用在纵向油缸活塞上的水平推力F’1自行消失，活塞快速移动结束，刀架走刀趋于平稳，冲刀现象结束。
实例2：某一CB3463-1程控六角转塔半自动车床，在使用过程中，出现了转塔刀架进给速度无法调整的故障现象，截止阀2关闭后仍有爬行、前冲，并且一直到油缸底部才能停止，机床无法正常使用。
检测与维修：检查所有液压控制元件，尤其是调速元件均没发现任何问题。更换了部分调速阀，故障仍未消除。后经过拆检油缸发现活塞“O”形密封圈严重磨损，使油缸两腔液压油互窜所致。分析其原因，由于“O”形密封圈磨损后，油缸有杆腔与无杆腔间隙增大互通，当关闭调速阀3或截止阀2时，就等于切断了油缸有杆腔的回油路。从理论上讲，压力油进入油缸无杆腔时，在活塞上形成一个推力F无，使活塞产生向有杆腔移动的趋势，因为油缸有杆腔回油关断，腔内油液迅速形成背压，使活塞两端受力平衡而静止不动，此时F有=F无，而无腔油液压力因活塞受力面积不同而不同，即P有》P无。在实践中，因油缸两腔形成间隙互通，油缸腔内压力油有从高压区向低压区流动的趋势，流动一产生，腔内压力P有降低，P无升高，作用在活塞两端的推力F无》F有，活塞失去平衡向有杆腔移动寻觅新的平衡点。如此往复，活塞一直移动到有外力阻挡才能停止。上述现象的产生给机床的维修工作带来了很大影响，更换油缸活塞“O”形密封圈后，机床故障消除，运行恢复正常。
机械密封设计中的选型
机械密封结构型式的选择是设计环节中的重要步骤，必须釜用机械密封先进行调查：①工作参数—介质压力、温度、轴径和转速。②介质特性—浓度、粘度、腐蚀性、有 无固体颗粒及纤维杂质，是否易汽化或结晶等。③主机工作特点与环境条件—连续或间歇操作；主机安装在室内或露天；周围气氛性质及气温变化等。④主机对密封 的允许泄漏量、泄漏方向(内漏或外漏)要求；寿命及可靠性要求。⑤主机对密封结构尺寸的限制。⑥操作及生产工艺的稳定性。
1.根据工作参数p、v、t选型
这 里p是指密封腔处的介质压力，根据p值的大小可以初步确定是泵用机械密封否选择平衡式的结构以及平衡程度。对于介质粘度高、润滑性好的，p≤0.8MPa，机械密封，或低粘度、 润滑性较差的介质，p≤0.5MPa时，通常选用非平衡式结构。p值超过上述范围时，应考虑选用平衡式结构。当p＞15MPa时，一般单端面平衡式结构很 难达到密封要求，此时可选用串联式多端面密封。
υ是指密封面平均直径的圆周速度，根据υ值的大小确定弹性元件是否随轴旋转，即采 用弹簧旋转式或弹簧静止式结构，一般υ＜20～30m/s的可采用弹簧旋转式，速度更高的条件下，由于旋转件的不平衡质量易引起强烈振动，采用弹簧静 止式结构。若p和υ的值都高时，可考虑选用流体动压式结构。
t是指密封腔内的介质温度，根据t的大小确定辅助密封圈的材质、密封 面的冷却方法及其辅助系统。温度t在0～80℃范围内，辅助密封圈通常选用丁腈橡胶O形密封圈；-50℃≤t＜150℃，根据介质腐蚀性强弱，可选用氟橡 胶、硅橡胶或聚四氟乙烯成型填料密封圈：温度＜-50或t≥150℃时，橡胶和聚四氟乙烯会产生低温脆裂或高温老化，此时可采用金属波纹管结构。介质浊度 高于80℃时，在密封领域中通常就要按高温来考虑，此时必须采取相应的冷却措施。
2.根据介质特性选型
腐蚀性较弱的介质，通常选用内置式机械密封，其端面受力状态和介质泄漏方向都比外置式合理。对于强腐蚀性介质，由于弹簧选材较困难，可选用外置式或聚四氟乙烯波纹管式机械密封，但一般只适用p≤0.2～0.3MPa的范围内。
易结晶、易凝固和高粘度的介质，应采用大弹簧旋转式结构。因为小弹簧容易被固体物堵塞，高粘度介质会使小弹簧轴向补偿移动受阻。
易燃、易爆、有毒介质，为了保证介质不外漏，应该采用有封液(隔离液)的双端面结构。
按 上述工作参数和介质特性选定的结构往往只是一个初步方案，最终确定还必须考虑主机的特征和对密封的某些特殊要求。例如，火箭发动机的密封寿命只需几分钟， 但要求短时间内不漏。舰船上的主机有时为了获得更有效的空间，对密封的尺寸和安装位置往往提出十分苛刻的要求，又如潜艇上的排水泵，在潜艇沉浮过程 中，压力变化幅度很大等。在这些情况下，就不能按常规选择标准结构，而必须对具体工况作特殊设计，同时采取必要的辅助措施。
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