Являясь основными базовыми компонентами механических изделий, гидравлические резиновые уплотнения являются важнейшей гарантией нормальной работы гидравлических систем. Они необходимы практически во всем гидравлическом оборудовании и широко используются в различных областях, таких как автомобили, мотоциклы, строительная техника и машины общего назначения. Их основной функцией является предотвращение утечек рабочей среды (жидкости) в гидросистеме и одновременно блокирование проникновения наружного воздуха, пыли и других загрязняющих веществ в систему и компоненты, предотвращение загрязнения маслом, тем самым обеспечивая эффективность работы и рабочие характеристики гидравлических изделий и продлевая срок службы оборудования.
- Минимальная утечка: Гидравлические уплотнения должны иметь превосходные характеристики уплотнения, при этом утечка контролируется в очень небольшом диапазоне, а характеристики уплотнения должны автоматически улучшаться с увеличением давления гидравлического масла; даже в суровых условиях работы, таких как высокое давление и высокая температура, утечка не должна значительно увеличиваться, чтобы обеспечить стабильность давления в системе.
- Хорошая совместимость: поскольку гидравлические уплотнения длительное время находятся в гидравлическом масле, они подвержены физическим и химическим изменениям, таким как набухание, растворение, охрупчивание или затвердевание, что приводит к нарушению функции уплотнения. Поэтому требуется, чтобы уплотнения имели хорошую совместимость с контактирующим гидравлическим маслом (рабочей средой) и могли стабильно работать в течение длительного времени без аномального износа.
- Низкое сопротивление трения. Чтобы избежать или подавить неблагоприятные явления, такие как проскальзывание при низком давлении и заклинивание гидравлического оборудования, гидравлические уплотнения должны иметь низкое статическое и динамическое сопротивление трению, а коэффициент трения должен оставаться стабильным, чтобы уменьшить потери мощности системы и обеспечить плавную работу оборудования.
- Длительный срок службы: гидравлические уплотнения должны обладать превосходной эластичностью, термостойкостью, морозостойкостью, устойчивостью к давлению, износостойкостью, а также определенной степенью физической и механической прочности, которая может адаптироваться к длительным испытаниям в сложных условиях работы, продлевать цикл замены и снижать затраты на техническое обслуживание оборудования.
В зависимости от различных условий работы уплотнения уплотнение можно разделить на две категории: статическое уплотнение и динамическое уплотнение. Среди них статическое уплотнение в основном включает три формы: уплотнение прокладкой, уплотнение герметиком и уплотнение прямого контакта, которые подходят для сценариев, когда между уплотняемыми поверхностями нет относительного движения; Динамическое уплотнение можно разделить на два основных типа: вращающееся уплотнение и возвратно-поступательное уплотнение, которые подходят для условий работы, когда между уплотняющими поверхностями существует относительное движение.
Механизм уплотнения гидравлических резиновых уплотнений в основном включает в себя два стержневых звена: одно - уплотняющее полость, ядро которого должно обеспечивать точное позиционирование внешнего края (статической составляющей) уплотнения в установочной полости, предотвращая утечку среды из посадочного зазора между уплотнением и полостью; другое - динамическое уплотнение, то есть контактное уплотнение между уплотнительной кромкой и поверхностью вращающегося вала, которое является ключом к реализации уплотнением основной функции уплотнения и напрямую определяет качество уплотняющего эффекта.
Механизм уплотнения контактной поверхности кромки уплотнения имеет решающее значение для выполнения его уплотняющей функции. Эффект уплотнения в основном зависит от трех ключевых факторов: конструкции уплотнительной кромки, структурных характеристик эластичного материала и шероховатости вращающейся поверхности вала. Совместное воздействие радиальной силы уплотнительной кромки, конструкции угла кромки и конструкции расстояния между кончиком кромки и центром пружины будет формировать асимметрично распределенное контактное давление в области контакта между уплотнительной кромкой и поверхностью вала - контактное давление на стороне масла является самым большим и имеет крутую тенденцию к увеличению, в то время как контактное давление на стороне воздуха медленно спадает под небольшим углом.
Под действием посадки с натягом (внутренний диаметр уплотнительной кромки в свободном состоянии рассчитан немного меньше диаметра вала) это асимметрично распределенное контактное давление в сочетании с круговой окружной силой, создаваемой вращением вращающегося вала, вызовет структурную упругую деформацию в зоне контакта уплотнительной кромки. Эта деформационная структура уплотнительного эластомера постепенно формируется в период приработки сальника, что играет решающую роль в характеристиках уплотнения. Таким образом, гидравлическое резиновое уплотнение нуждается в периоде обкатки перед его официальным использованием, чтобы обеспечить стабильность деформируемой конструкции. Кроме того, совокупный эффект вращения вала и спиральной линии на поверхности уплотнительной кромки заставит эту деформационную структуру производить эффект перекачки в сторону масла, еще больше усиливая эффект уплотнения.
Фрикционные характеристики поверхности скольжения кромки уплотнения в основном определяются вязкостью и скоростью скольжения рабочей среды. При нормальных условиях работы на поверхности скольжения образуется равномерная масляная пленка. Взаимное скольжение между уплотнением и вращающимся валом осуществляется в состоянии смазки, отделенной масляной пленкой, тем самым эффективно снижая трение и износ. На контактной поверхности уплотнения масло образует круговой поток «атмосферная сторона → масляная сторона → атмосферная сторона». Хорошее состояние смазки может эффективно препятствовать усилению износа, тем самым предотвращая утечки. Видно, что точный контроль характеристик материала кромки уплотнения и формы конструкции кромки, а затем регулирование характеристик смазки и механизма уплотнения уплотнения является ключом к обеспечению эффекта уплотнения и срока службы гидравлического резинового уплотнения.