圓截面橡膠圈密封結構中外保護圈兩種校正方法的比較

王會，嚴冰玉

（西安航空制動科技有限公司，陜西興平713106）

0 引 言

在圓截面橡膠圈密封結構中，當工作壓力大于15 MPa時，活動密封與通常情況下的矩形槽固定密封必須采用保護圈[1]。保護圈根據密封圈所受工作壓力設置于密封圈一側或兩側，以阻止密封圈被工作壓力擠入配合間隙中產生損傷引起泄漏。保護圈是一種氟塑料制成的環狀零件，按是否切口分為A型和B型[2]，位于工件外部密封槽的稱外保護圈，處于工件內部密封槽的稱內保護圈。因不切口的A型保護圈（如圖1）安裝時大多需變形才能到達預定位置，故而保護圈尺寸與形狀的變化必需通過校正予以恢復，否則裝入密封圈后，在軸類與筒類零件的進一步組合中很容易將保護圈擠出或切斷。圖2、圖3是剎車裝置常用的A型保護圈的兩種集成了復位、調隙功能的組合式活塞組件結構形式[3-4]，以此為例，其內保護圈的安裝是捏扁后塞入內密封槽的，通常只需使用校正棒進行校圓；而外保護圈的安裝則需翻越外密封槽的臺肩，形狀和尺寸均產生了較大變化，校正需兼顧校圓和收縮功效，現有收壓板和收壓筒兩種形式。因事關裝配質量，相對而言，外保護圈的校正更值得關注。

圖1 A型保護圈

圖2 彈簧套調隙活塞組件

1 校正原理

對于外保護圈的校正，收壓板的使用目前最為廣泛，其夾具結構形式如圖4所示，它主要由主體、滑塊、螺桿、手柄、上弧板、下弧板、螺釘、鏟形板、備件盒等組成，其中備件盒臨時收納待替換上弧板和下弧板，鏟形板作為保護圈收口時襯套或活塞的輔助支撐，螺桿為雙向螺紋，可以帶動左右滑塊同時前進或后退，左邊上弧板和下弧板疊放構成半個校正環槽，右邊上弧板和下弧板組合形成另半個校正環槽，分別靠螺釘固定于左右滑塊上。

圖3 擴脹管調隙活塞組件

使用收壓板校正外保護圈時，先將保護圈套入襯套或活塞外密 封 圈槽，使用扁挑針將保護圈壓平，然后將襯套或活塞置于鏟形板上，正向轉動手柄驅動左右滑塊趨近，使保護圈逐漸卡入上弧板和下弧板組成的兩半校正環槽中，保護圈隨校正環槽的擠壓產生塑性變形，兩半校正環槽合攏之后，保護圈在形狀修復的同時，尺寸也得到了相應恢復。然后，再反向轉動手柄使左右滑塊遠離，使左邊的上、下弧板與右邊的上、下弧板分開，取下裝有外保護圈的襯套或活塞，至此，保護圈校正結束。

相比收壓板校正外保護圈，收壓筒的使用較晚，其夾具結構形式如圖5所示，它主要由底座、收口套、卡環、壓頭、壓桿組成，校正面為收口套的錐面及內孔，卡環為2個半環狀零件，用于填補襯套或活塞上保護圈安裝后密封圈槽寬度空隙，防止校正時保護圈碟狀后翻。

圖4 收壓板式校正工裝

圖5 收壓筒式校正工裝

使用收壓筒校正外保護圈時，夾具的壓桿夾持于臺式鉆床或手壓床的鉆夾頭上，先將保護圈套入襯套或活塞外密封圈槽，使用扁挑針將保護圈壓平，再將卡環卡入密封圈槽，然后將襯套或活塞插入收口套，扳動臺式鉆床或手壓床手柄驅動壓頭下壓襯套或活塞下行，此時收口套的錐面會先對襯套或活塞自動找正，緊接著保護圈被錐面逐漸擠壓收攏，當保護圈脫離收口套錐面運動至圓柱面后，其外形和尺寸也就獲得了最終修整。活塞上的外保護圈校正后，通常活塞會自動下墜至底座中，但襯套因受臺肩阻擋，外保護圈校正后，需翻轉收口套反向壓出襯套。

2 結構比較

兩種校正方法所用工裝直觀差異較大，仔細分析特點也非常明顯：

1）收壓板式校正工裝不需借助外部設備即可實現功能操作，看似結構復雜、體型較大，但如果將夾具主體作為通用工裝來看，不同規格的外保護圈僅需更換上弧板和下弧板，實質通用性非常明顯；而收壓筒式校正工裝看似結構簡單，但校正面與夾具一體，不同規格的外保護圈需制作成套夾具，這樣比較下來卻顯得通用性相對不足。

2）收壓板式校正工裝靠厚度有限的上、下弧板插入零件外密封槽進行收壓校正，即使密封槽較窄，也可只使用下弧板配合零件密封槽上端面構成校正環槽，對零件結構無特殊要求，使用范圍很廣；反觀收壓筒式校正工裝校正面較長，錐面夾角需控制在90°以內（錐面夾角過大不能對外保護圈形成引導及收攏效應），而有些襯套類零件外密封槽與止動臺肩很近，不符合夾具錐面夾角要求，其外保護圈的校正自然不能使用收壓筒式校正夾具。因此相比之下，收壓筒式校正工裝更具局限性。

3 校正效果

觀察收壓板和收壓筒校正過程及校正后的保護圈，發現以下現象：

1）對于安裝后臨近脫出零件密封槽的變形過大外保護圈，使用收壓板和收壓筒兩種校正方法強行校正，結果均出現了保護圈被擠斷現象，因此外保護圈安裝時應從零件直徑偏小端套入，翻越臺肩時傾斜不宜超過30°且需逐段翻越，以盡可能防止外保護圈被過度撐大，出現不能校正的尷尬。

2）使用收壓板校正方法時，零件上的外保護圈進入上、下弧板構成的校正槽時比較困難，除非保護圈相當平整，取掉上弧板并將鏟形板下移，保護圈進入下弧板校正面變得容易；而改用收壓筒校正方法，對于安裝了外保護圈的襯套或活塞卡入卡環時卻非常順利，沒有這一障礙，這主要得益于收壓筒空間比較開闊。

3）使用收壓板校正方法，兩半下收壓板對接面與校正面相交呈棱邊（如圖6）時，校正中棱邊會對保護圈產生切料，倒圓R0.3（如圖7）后，切料問題消失，而且可一次性收壓到位，但又出現保護圈材料鼓入倒圓形成的空隙而在直徑方向長出凸耳（如圖8），采用先收壓保護圈至兩半弧板間距2 mm左右后松開，轉動工件90°再對保護圈收壓到位，凸耳高度減小，然后再轉90°進行一次校正，凸耳已變得不太明顯；而收壓筒校正方法不存在這一問題，因為校正面是個渾圓，所以一次校正就獲得了保護圈的光滑規整外形。

4 結 論

經過對圓截面橡膠圈密封結構外保護圈兩種校正方法的夾具結構與校正效果進行對比分析，可以得到以下結論：

1）兩種校正方法的使用前提是外保護圈安裝時應無過度撐大。

2）收壓筒結構簡單、加工容易，外保護圈校正效果及效率明顯優于收壓板，值得進一步大力推廣。

圖6 下收壓板對接面處棱邊

圖7 下收壓板對接面處棱邊倒圓后狀態

3）收壓板對零件結構適應性強，只需更換上、下弧板即可適應不同規格的外保護圈，上、下弧板的用料少于收壓筒夾具，通過分多步校正亦可達到相對理想效果。

4）對于不適宜收壓筒操作的零件，目前還必須使用收壓板對其上的外保護圈進行校正。

圖8 保護圈使用收壓板校正后形成的凸耳