關(guān)于液壓管接頭密封結(jié)構(gòu)的研究

摘 要：本文主要針對(duì)重卡轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)常用密封結(jié)進(jìn)行分析研究，通過(guò)實(shí)車狀態(tài)記錄，將密封結(jié)構(gòu)做了驗(yàn)證，綜合制造工藝及加工精度、成本等因素，推薦了較符合國(guó)內(nèi)情況的結(jié)構(gòu)，結(jié)合常見(jiàn)失效模式分析，為設(shè)計(jì)匹配提供可靠信息，為維修及更換工作提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：商用車；液壓系統(tǒng)；密封結(jié)構(gòu)；管接頭

0 序言

液壓系統(tǒng)普遍面臨兩個(gè)因素導(dǎo)致的故障：溫度、壓力。在商用車領(lǐng)域，作為主機(jī)廠主要的液壓系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)檗D(zhuǎn)向系統(tǒng)、駕駛室舉升系統(tǒng)、液壓提升橋等。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為影響整車安全性的系統(tǒng)之一，其液壓助力機(jī)構(gòu)的可靠性是最為關(guān)鍵的指標(biāo)。最常見(jiàn)的故障即為漏油導(dǎo)致的系統(tǒng)潤(rùn)滑與助力失常，引起轉(zhuǎn)向沉重。本文就液壓系統(tǒng)中連接管路與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的管接頭密封結(jié)構(gòu)做深入分析，對(duì)密封結(jié)構(gòu)的選型做出推薦，對(duì)設(shè)計(jì)選型及后市場(chǎng)的工作有積極意義。

1基本結(jié)構(gòu)及原理

管接頭連接液壓管路與轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向泵等工作機(jī)，其密封結(jié)構(gòu)型式、配合公差、裝配工藝等對(duì)液壓系統(tǒng)的密封性有直接影響?，F(xiàn)在常用密封型式有卡套式密封（管路）、O形密封圈端面密封、錐螺紋密封等。在商用車領(lǐng)域常見(jiàn)的是，管路與接頭連接選用卡套式結(jié)構(gòu)，接頭與工作機(jī)連接用鉸接式端面密封結(jié)構(gòu)或O形圈錐面密封。如下圖。

接頭與管路連接結(jié)構(gòu)如下圖?？ㄌ自诼菽傅臄Q緊頂壓下，前端被擠進(jìn)接頭體內(nèi)錐孔與管子間的間隙里，使卡套的外錐面形成錐面接觸密封，卡套的內(nèi)刃口嵌入鋼管外壁，在鋼管的外壁壓出一個(gè)閉口環(huán)槽形成切入密封，進(jìn)一步擰緊螺母，使卡套中部稍微凸起，產(chǎn)生彈性變形，彈性應(yīng)力使卡套右端面與螺母錐面產(chǎn)生摩擦力，以防螺母松動(dòng)，彈性變形部分可吸收液壓管道中的震動(dòng)，另外，卡套尾部也緊抱鋼管形成一道抵觸密封。

接頭與工作機(jī)端連接結(jié)構(gòu)有兩種形式，端面密封與錐面密封，具體結(jié)構(gòu)如下，依靠擋圈與油口錐面將O形密封圈壓縮約束保持密封。裝配時(shí)保證壓緊螺母反向旋至最后方，O形圈放至下部螺紋的上端根部，將接頭體螺紋充分旋至油口中，直至O形圈初步嵌入至錐口中，然后旋緊壓緊螺母，通過(guò)擋圈將O形圈完全壓進(jìn)錐孔中，使其變形契合至錐面，旋緊后系統(tǒng)的密封性靠O形密封圈性能保證，

端面密封型式原理，是在鉸接六角螺栓上下兩側(cè)采用紫銅墊圈，通過(guò)擰緊螺栓使墊圈變形契合接觸面，保持密封。采用低成本方案，替換為組合密封墊圈，普通平墊涂覆橡膠。該結(jié)構(gòu)同樣由橡膠的性能保證密封性，相比O形圈，安裝方式相對(duì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有特殊要求，缺點(diǎn)為鉸接螺栓油孔處為薄弱點(diǎn)，擰緊力矩不當(dāng)容易發(fā)生變形斷裂，為保證強(qiáng)度，過(guò)油通徑無(wú)法做到太大。

2密封性能分析

轉(zhuǎn)向管路的密封均屬于中低壓靜密封，密封件的性能和與接合面匹配對(duì)密封性能有決定性影響。常用密封件有如下幾類。

一般液壓油為石油基液壓油，適應(yīng)性較好、應(yīng)用最廣泛的密封材料為丁腈橡膠，耐溫-40℃～120℃，根據(jù)使用壓力，選用力學(xué)性能為硬度90HS，拉伸強(qiáng)度27MPa，伸長(zhǎng)率306%。以M18的油口連接Φ16的油管為例。接頭尺寸如下：

與國(guó)標(biāo)推薦值相比，示例產(chǎn)品錐面尺寸深度略大，按照付平版密封設(shè)計(jì)手冊(cè)，O形圈壓縮量一般要小于30%，否則容易引起永久變形密封失效。根據(jù)前面例子計(jì)算按照示例計(jì)算壓縮率為31.9%，已經(jīng)超限，如果按照推薦值，壓縮率會(huì)進(jìn)一步提高達(dá)到39%，但由于凸臺(tái)的作用，會(huì)使O形圈在擋圈和油口端面間存留一部分，從而降低壓縮率。分析該處小凸臺(tái)作用是組合密封結(jié)構(gòu)的二道密封，由擋圈與凸臺(tái)及O形圈共同作用。若擋圈加工精度無(wú)法保證或裝配工藝和O形圈的匹配問(wèn)題，O形圈在擋圈與油口端面間容易發(fā)生擠出變形。

3故障分析

故障Ⅰ：標(biāo)準(zhǔn)混亂導(dǎo)致漏油

德標(biāo)與國(guó)標(biāo)接頭在螺紋連接部分是可以緊密配合的，但是在密封結(jié)構(gòu)處有細(xì)微不同，在設(shè)計(jì)匹配或維修更換中，較容易混亂。配合關(guān)系如圖1，該管路為特殊件，采用德標(biāo)制，實(shí)際的管路接頭配合關(guān)系如圖2。圖1中卡套與接頭錐面有間隙，僅依靠O形圈輕微壓縮密封，24°錐面無(wú)法配合，在高壓狀態(tài)下O型圈受油液擠壓較易變形，發(fā)生漏油故障。圖2中密封型式為雙保險(xiǎn)，錐面密封加O形圈密封，有較高的可靠性。

接頭與工作機(jī)連接處漏油。根據(jù)以上密封結(jié)構(gòu)分析，一般可接受的漏油原因?yàn)橄鹉z正常老化，導(dǎo)致O形圈延伸率降低、脆裂變形，發(fā)生滲漏。如果采用錯(cuò)誤的密封結(jié)構(gòu)匹配，接頭與工作機(jī)無(wú)法密封或者僅能暫時(shí)密封，也會(huì)發(fā)生滲漏。如下圖，油口無(wú)錐面倒角（或溝槽），

采用O形密封圈型式密封，在壓緊螺母鎖緊時(shí)，擋圈推動(dòng)擠壓O形圈，由于油口沒(méi)有足夠的開(kāi)口角度和空間，旋緊過(guò)程中容易將O形圈擠壓脫出擋圈，無(wú)法密封。如果O形圈沒(méi)有脫出，由于橡膠彈性，壓緊螺母也容易在行駛過(guò)程中松動(dòng)，造成泄露。因此要保證結(jié)構(gòu)配合的一致性。

4結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作壓力一般持續(xù)在8～12MPa，溫度在80～100℃。密封件在高溫高壓下，若使用規(guī)格不合適或性能不達(dá)標(biāo)，極易造成早期老化損壞從而導(dǎo)致漏油。在樣車試驗(yàn)過(guò)程中，特制了尺寸較為精確的零件，兩種結(jié)構(gòu)均無(wú)滲漏現(xiàn)象，而在普通批量生產(chǎn)過(guò)程中，往往會(huì)有該類早期故障的發(fā)生。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用端面密封型式，無(wú)論是紫銅墊圈或者橡膠組合密封墊圈均有良好表現(xiàn)，而采用錐面密封則故障率較高，這與24°錐及接頭、O型圈的加工制造精度有直接關(guān)系。同時(shí)，在維修服務(wù)工作中，也需要對(duì)具體結(jié)構(gòu)做細(xì)致觀察，不可盲目的只根據(jù)“能裝上”來(lái)判斷是否為合適的零件。

參考文獻(xiàn)

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[3] 劉敬喜 密封件的選型與使用[J] 真空技術(shù)網(wǎng)，2013。

作者簡(jiǎn)介

李國(guó)斌（1989.02-），性別：男，民族：漢，籍貫：山西交城，當(dāng)前職務(wù)：轉(zhuǎn)向懸架室主任，當(dāng)前職稱：主任設(shè)計(jì)師，學(xué)歷：本科。

（作者單位：徐州徐工汽車制造有限公司）