液压支架密封的设计结构

概述
液压设备倾向于液体介质传递动力，设备的工作压力、速度、适用工作环境受介质密封的制约，密封装配是设备的首要部件，整个机组的可靠性取决于密封设备的工作能力。液压支架采用5%含量的乳化液介质，光滑、防腐功用差，在井下检修非常困难，因而对密封件的适用性及可靠性提出了更高的要求。

液压支架活塞密封:液压支架最重要的密封就是安装在立柱上的活塞密封，因为它的作用是坚持支撑顶板的腔体压力，若活塞密封损坏，其后果很严重。在双伸缩立柱中，由于内外弹性缸的面积比使压力可高达60MPa或更高，乳化液光滑功用差，因而操作者面对的首要问题是密封被挤出和磨损。

挤出损坏是由密封上的高压力和摩擦力引起的，与一般的双作用液压缸不同，在那里，密封上的摩擦力与压力方向相反，而支架中摩擦力是由顶板的压力作用发生的，所以此压力与摩擦力效果方向相同，这样给密封件的防挤设计提出了更高的要求。

液压支架密封一般都设置防挤环，一般采用聚合物（如聚四氟、聚甲醛等）防挤环所受压力F环的厚度p压力由于密封弹性体的可流动性，密封面上的摩擦数一般大于0. 5，假如呈现粘着，可能会超越1，一般接触长度1要大于环的厚度t，因此可以断定F与Fm巨细接近，在许多场合摩擦力Fm可能大于挤压力F.摩擦力造成的挤出损坏效果可通过实验来说明。以单体液压支柱为例，按国家标准规定做静载实验和往复实验，实验结果表明，运用防挤环在只有静压时很少有挤出损坏，但在运转中，摩擦力使密封防挤能力大幅度下降。

摩擦、磨损密封件的磨损是由一系列因素构成的。为了研究往复运动使密封磨损而发作的密封功用改变，国际标准化安排制定方案，由英国流体力学研究会委托国际7个不同的试验室。按规定的相同试验条件进行试验，选用挤压型密封和唇形密封，活塞杆表面高频淬火后镀硬络，硬度HV800_{1100，表面抛光Ra0.2}0.4.通过15万次往复试验后，结论是挤压型密封表现出了泄漏量与摩擦力成反比联系，唇形密封没有发现泄漏量与摩擦力有什么联系，表面粗糙的活塞杆并不比表面光滑的活塞杆构成的磨损更严重。

以上分析可以看出在光滑表面上一般意义上的滑动磨损对支架密封功用的影响是细微的。事实上支架密封的摩擦、磨损一般是由密封长期处于高压静负荷作用下产生的粘着及液压缸体内壁经常出现锈蚀点的刮擦构成的。

相似的活塞设计区别在于防挤环、支承环的结构有所不同，特别形状的防挤环自紧作用可由设计者优化以到达最好的防挤作用和较小的摩擦阻力，支承环可剖分以满足整体式活塞的主要要求。

在一些时间内支架还是以选用高弹性材料挤压型密封为主，关键在于规划合适的密封带宽度，优化初始压力的散布，奇妙地规划防挤支承结构。在达到防挤要求的前提下，尽量下降冲突阻力。

选用水基介质的支架缸筒易锈蚀现象，给密封设计带来了一个新的思考领域，即密封直径的可扩展性，“可扩展性”是指当缸筒锈蚀后通过机械加工去掉锈蚀层，缸筒内径与活塞的配合间隙随之扩大，通过替换或调整密封恢复使用性能。用这种办法可以大大下降修补本钱，缩短修补周期。虽然给各种备件管理带来一些难度，但带来的效益是极可观的。

活塞杆密封液压支架的活塞密封是涉及安全的要害密封，这与选用矿物油的工程机械正好相反，工程机械油缸一般情况下允许活塞密封有少数渗漏，而活塞杆处的渗漏会构成液压油损耗及环境污染。

结语：液压支架是以高弹性材料的挤压型密封为主，设计关键是防挤、减磨。考虑到缸筒的锈蚀点对密封材料的损害，密封材料的抗刮功用及磨损自补偿功用是重要的。考虑到缸筒、活塞杆锈蚀后修复难度大，本钱高，提出密封的“可扩展性”观念，最大极限地坚持原有零部件的交换，最大限度地下降修补本钱“可扩展性”观念是否建立，似乎不是纯技术问题和经济问题，需要进行更深化的讨论。