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液壓支架中各種液壓閥的使用壽命很低，國(guó)外解決的途徑和辦法是提高系統(tǒng)的過濾精度和提高乳化液的質(zhì)量，但收效不大。本文分析了支架閥的密封副的發(fā)展過程，論述了密封副的材料與密封性能之間的關(guān)系。指出了密封技術(shù)是提高液壓支架中液壓閥使用壽命的關(guān)鍵。
一、行星減速機(jī)普通型密封件的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
隨著機(jī)械產(chǎn)品使用條件的日益嚴(yán)酷、對(duì)橡膠密封制品的使用條件也提出了更高的要求，例如在航天、航空工業(yè)、石油及礦山工業(yè)、工程機(jī)械及交通運(yùn)輸工業(yè)、能源工業(yè)等使用膠密封，往往要適應(yīng)較寬的溫度環(huán)境及高壓、砂塵等嚴(yán)酷環(huán)境。據(jù)1984年國(guó)際橡膠會(huì)議資料，汽車、拖拉機(jī)中的旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈使用條件已有了較大發(fā)展。
由于使用條件的變更，將使特種橡膠消耗量不斷增加，要求發(fā)展新型密封件，提高密封件的使用壽命及可靠性。
旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的工作壓力通常在0.1～3.5MPa，最高速度為15~20m/s。流體動(dòng)力型的最高速度可達(dá)25~32m/s。但在較高情況下，工作壓力稍低一些。密封元件損壞的主要因素是工作液中的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)在密封元件間研磨，使閥產(chǎn)生泄漏。因此，國(guó)外曾提出相應(yīng)等級(jí)的液壓元件，應(yīng)采用相應(yīng)精度的過濾器。他們認(rèn)為5µM的油泵密封元件，如果采用過濾精度為3／µM的過濾器，壽命可比采用10µM的提高10倍。但液壓支架用閥，工作環(huán)境十分惡劣。在采煤工作面，油管總長(zhǎng)1000多米，接頭插口多達(dá)4000多個(gè)，液箱無特殊的防塵設(shè)施。乳化液中有大量的漂浮雜質(zhì)，在立柱缸底和閥腔，留有較多的煤粉、巖粒和鐵屑。進(jìn)液閥芯和閥座，由于開啟關(guān)閉比較頻繁，液體流速高，密封很快就會(huì)失效。實(shí)踐證明減少支架液壓系統(tǒng)液體的污染雜質(zhì)，是十分困難的，有人曾經(jīng)設(shè)想在乳化液泵站采用高壓過濾器，同時(shí)在每臺(tái)支架進(jìn)口處增加小型過濾器。但在工作中很快被堵塞，形成斷流。
往復(fù)動(dòng)密封的系統(tǒng)壓力一般在20MPa以下，在航天、航空工業(yè)中使用的高性能組合密封，系統(tǒng)壓力可達(dá)56MPa。此時(shí)，最高工作速度為1m/s。另一方面，隨著液壓支架技術(shù)的發(fā)展。上海擺線減速機(jī)廠對(duì)閥的使用性能和閥的使用壽命提出了更高的要求。目前，在裝有120目時(shí)的過濾器和磁過濾裝置的條件下，用通過被測(cè)試閥的乳化液的總流量和閥的啟閉次數(shù)，來計(jì)量閥的壽命。但實(shí)際上室內(nèi)型式試驗(yàn)與井下實(shí)際工作結(jié)果相差很大�，F(xiàn)在許多國(guó)家的形式實(shí)驗(yàn)，增加了抗污染要求，有的是在乳化液中摻入適當(dāng)?shù)拿悍郏械氖羌尤霗C(jī)械雜質(zhì)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，目前已提出了開發(fā)在高寒、沙漠與水下等環(huán)境中使用的密封件的要求。
二、行星減速機(jī)擠壓型密封件的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
擠壓型密封特別是O型圈在密封件中一直應(yīng)用廣泛。其他如X型、T型、D型、方形、三角形等型式，適合在不同場(chǎng)合下應(yīng)用。
改進(jìn)的方向是使其密封性能穩(wěn)定可靠，提高其耐壓能力，降低摩擦力。也可以和低摩擦的塑料如聚四氟乙烯、尼龍的滑環(huán)與支承環(huán)形成組合密封。提高其耐壓力及降低摩擦力。有一些制造廠的產(chǎn)品許可達(dá)到速度7.5m/s，密封壓力5.6MPa。
三、行星減速機(jī)往復(fù)動(dòng)唇形密封的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
往復(fù)動(dòng)唇形密封又稱唇形襯墊或皮碗，相當(dāng)廣泛地應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的往復(fù)油缸動(dòng)密封。這種密封受壓面呈唇形，在安裝時(shí)有極小過盈，使唇緣與密封面充分接觸產(chǎn)生密封作用。當(dāng)油缸工作時(shí)，隨著壓力的升高，其接觸力與接觸面積增加，從而密封性提高。而在油缸回程時(shí)，壓力隆低，接觸面積與摩擦均低于工作行程，因此產(chǎn)生呼吸作用，潤(rùn)滑唇口。閥芯和閥座接觸面的泄漏，是工作液體分子擠入的結(jié)果。影響密封效果的主要原因是閥芯和閥座的接觸比壓、不平度及壓差。當(dāng)閥芯與閥座的接合面以P力壓緊，工作液體分子以F力擠入，密封材料會(huì)產(chǎn)生彈性變形。如果密封副總抗力大于分子斥力，則密封有效，否則就會(huì)形成泄漏。早期的液壓支架，運(yùn)動(dòng)副之間沒有其他密封措施，是金屬直接接觸密封，即要求密封副接觸平面吻合，具有較高的加工精度，否則必須加大密封副的結(jié)合力，使接觸表面產(chǎn)生塑性變形，堵塞泄漏通道。
往復(fù)動(dòng)密封的型式很多，常見的有J型、L型、U型、V型與Y型等。還有各種組合及復(fù)合密封。如彭形、蕾形、多唇形密封等。
在高壓下的必須防止擠出，選用具有足夠抗撕強(qiáng)度、硬度與模量�；蚴菐в兄С协h(huán)進(jìn)行保護(hù)，或是采用增強(qiáng)的彈性體。一些高壓、高速或高溫下使用的密封往往使用復(fù)合組合式密封，如霞板公司(Shamban )公司的“Turcon”滑環(huán)組合密封、卡爾•弗倫登堡公司和日本油封公司的“NCF”,“SIMKO”高效組合密封、道蒂公司的Balmaster，霍爾公司的Hallprone等。
它們的共同特點(diǎn)是有兩個(gè)唇口與油缸壁接觸。密封部位中間設(shè)有凹槽，可以貯存介質(zhì)，改善了潤(rùn)滑性，唇損小，密封可靠，而用于氣動(dòng)系統(tǒng)的唇密封則要求在無油潤(rùn)滑的狀態(tài)下工作，故此與液壓系統(tǒng)的唇密封結(jié)構(gòu)有所不同.目前多半采用在密封唇部設(shè)有貯存潤(rùn)滑脂的槽或在唇部粘接有低摩擦塑料或布的結(jié)構(gòu)以提高其使用壽命，有的從結(jié)構(gòu)上想法降低密封唇的接觸面積與接觸壓力，有的將防塵刮板與密封件做成一體的結(jié)構(gòu)。
四、行星減速機(jī)旋轉(zhuǎn)軸唇形密封技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
目前相似結(jié)構(gòu)的品種已不下200種。如流體動(dòng)力型、內(nèi)包骨架、裝配式、外露骨架、粘接聚四氟乙烯的AF型、雙模量回流型等等。外露骨架裝配式的優(yōu)點(diǎn)是定位準(zhǔn)確。同軸度高、導(dǎo)熱散熱條件好。在壓力和振動(dòng)作用下穩(wěn)定，因而有較高的使用壽命，同時(shí)節(jié)省膠料。雙模量回流型運(yùn)用波形密封理論，通過在密封接觸部位增加一種低定伸、易變形材料，即可獲得回流效果，同時(shí)可降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)與模具加工費(fèi)用。
液壓支架是采煤機(jī)械中的支護(hù)設(shè)備，經(jīng)過大修在井下一般可使用五年，但是液壓支架中各種液壓閥的使用壽命卻很低，長(zhǎng)的3個(gè)月，短的只有幾個(gè)星期，國(guó)外解決的途徑和辦法是增加系統(tǒng)的過濾精度和提高乳化液的質(zhì)量，但收效不大。以英國(guó)某液壓閥為例，雖然加工精度及整個(gè)液壓系統(tǒng)的過濾精度都比較高，但因使用壽命低，已在我國(guó)面臨淘汰。
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