密封油控制單元功能分析

陳峰， 李淇陽， 彭瑜華

（昆山江錦機械有限公司，江蘇 昆山 215331）

0 引言

機械設(shè)計領(lǐng)域，目前了解的密封方式有硬密封和軟密封兩類，第一類硬密封主要指金屬直接接觸或者通過粉末類耐磨材料接觸密封，主要用于高壓高溫等惡劣環(huán)境下的密封方式，它是材質(zhì)比較硬的金屬與相對較軟金屬接觸，也有在中間涂抹耐磨耐高溫的材料間接密封；工程師接觸最多的是另一種密封方式，即軟密封，不同于橡膠類的密封圈密封，油封也是機械設(shè)計中密封技術(shù)中的一種常用的方式。

1 密封油控制單元功能簡介

MAN 60MEC上所用的密封油控制單元其功能作用為閥桿處的閥桿軸套三道密封中油封位置實時填充密封用的密封油液，此處泄漏出油液的多少也可以檢驗出閥桿與軸套密封圈的密封性能，同時此處的密封主要是防止排氣腔內(nèi)廢氣往上滲漏與空氣缸內(nèi)的空氣外泄，以免造成排氣閥開啟關(guān)閉的故障，廢氣滲漏也能影響空氣缸內(nèi)空氣的壓力，但此處的密封油泄漏只需要滿足一定的泄漏要求即可，如圖1所示。

圖1 密封油控制單元3D模型結(jié)構(gòu)

2 密封油控制單元結(jié)構(gòu)及功能原理分析

結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1）密封油控制單元功能的實現(xiàn)取決于液壓油壓力的變化。在排氣閥上升階段油液從高壓油控制單元進入初始節(jié)流孔和節(jié)流螺釘進入連通密封油控制單元的通道。

在緩存內(nèi)腔中的油液在出口處的二次節(jié)流孔和螺塞的安裝使得在連接油孔的位置壓力緩緩增加，不受高壓力的沖擊作用，這樣就形成了周期性壓力變化，如圖3。

圖2 密封油控制單元組件圖

圖3 水平方向切面圖

2）在流道中液壓油低壓時垂直方向切面圖如圖4，此時彈簧行程變大，壓縮針軸油槽中的油液，針軸連接出口（滑塊中的油槽），油液從滑塊中的油槽進入密封油出口。

圖4 垂直方向切面圖

3）在流道中液壓油高壓，滑塊向左移動，彈簧壓縮，壓力推動指示銷（導(dǎo)桿）向左側(cè)劃出，指示滑塊的動作，使得針軸連接出口（滑塊中的油槽）關(guān)閉，油液進入針軸的暫存槽內(nèi)，如圖5。

圖5 油液進入針軸的暫存槽

4）在流道中液壓油壓力下降過程中，同時彈簧漸漸恢復(fù)預(yù)壓縮狀態(tài)，滑塊移動，使得密封油出口連通，釋放槽內(nèi)油液，如圖6。

圖6 油液釋放至密封油出口

5）在流道中液壓油壓力低時，同時彈簧恢復(fù)預(yù)壓縮狀態(tài)，滑塊移動，針軸連接出口（滑塊中的油槽），油液從滑塊中的油槽進入密封油出口，完成一個循環(huán)。如圖7。

詳細(xì)參數(shù)說明：針軸傳輸能力取決于抵抗來自油液的表壓為0.4 MPa左右，這個需要充分考慮到排出到槽內(nèi)傳輸排出壓力最大為0.23 MPa。

滑塊9移動距離為6 mm，即在油液高壓作用下，由右側(cè)進入的油液壓力作用下推動滑塊移動，導(dǎo)桿7、移動6 mm，即彈簧10此時壓縮6 mm，由預(yù)壓縮的32 mm變?yōu)?26 mm，彈簧負(fù)荷 F1=（36.4±2.5）N 變?yōu)?F2=（98.8±7）N（彈簧技術(shù)參數(shù)圖樣中已明確），需要增壓承受的力為F0=F2-F1=62.4 N；軸13與彈簧6桿壓縮彈簧2.5 mm，此時高壓油存留在此處，低壓下傳遞的油壓，即彈簧11此時壓縮2.5 mm，由預(yù)壓縮的13 mm變?yōu)?0 mm，彈簧負(fù)荷F11=（2.1±0.2）N變?yōu)镕22=3N，需要增壓承受的力為F00=F22-F11=0.8 N。

圖7 針軸油槽連接出口

3 系統(tǒng)功能分析

圖8中，A處滑塊上有兩個鍵槽，前部一個鍵槽為滑塊定位用，用于限定滑塊的移動距離，下部能與芯軸連通的為存油輸送槽，此滑塊的公差精度直接影響油液的輸出量，油液槽中的油液通過滑塊運輸?shù)焦?jié)流孔然后進入油液管路中，最終油液經(jīng)過止回閥進入軸套位置的內(nèi)外油封環(huán)槽中，以達到油密封的作用；B處內(nèi)部的軸與彈簧桿裝配起來，軸的端部存油液量為0.035 m L；C處油液起兩處密封作用，即閥桿軸套內(nèi)側(cè)與閥桿接觸油封和軸套與空氣缸接觸的油封；D處止回閥流量6 L/min，開啟壓力為0.02 MPa，最大壓力為700 MPa，即密封油控制單元沒有起作用，高壓油直接從頂部泄漏下來，此處的止回閥仍然起作用。

圖8 密封油控制單元系統(tǒng)圖

4 常見的問題

1）初始節(jié)流孔大小限制問題，需要充分考慮到油液排量大小，在孔直徑大小為0.7 mm時油液排量為50～70 mL，如果此處的節(jié)流螺栓孔大小為1.3 mm那么排量變?yōu)?8 m L，出口處泄壓節(jié)流螺塞同樣如此；2）切屑堵塞節(jié)流螺塞孔；3）二級節(jié)流螺塞孔公差為上公差時孔太大；4）二級節(jié)流螺塞孔位置的O形圈被破壞，用碾磨球去毛刺；5）二級節(jié)流螺塞未安裝；6）針軸在滑槽孔內(nèi)不能正常工作（自由滑動），其表面和孔都必須滿足公差要求；7）導(dǎo)向的指示銷即導(dǎo)桿錯位導(dǎo)致靜摩擦，滑塊延遲復(fù)位，這時針軸中傳輸?shù)挠鸵翰荒苓M入滑塊暫存槽內(nèi)，即滑塊錯位，功能不能實現(xiàn)；8）滑塊的加工精度要求未達到，引起滑塊不動作或者動作延遲，間隙過大，使得油液從泄油孔和泄油槽直接流出，達不到預(yù)期排放密封油的作用。