当代产业领域中，密封技术起着事关全局的功效，它是液压和气压编制职能得以确保的关键。

密封失效，不光增补了后续维修成本，可导致致命的不幸，如美国挑战者号航天飞机发射爆炸，就是由于密封失效引起的。液压密封技术是创建在密封偶合面的润滑、摩擦、磨损、传热、资料性质和结构设计真理之上，是液压体例中运用条件复杂，对密封装置要求较高的动密封。

本文作者通过对液压往来密封意思、密封关键技术和设计想法、密封构造型式和应用的进展查究，提出异日密封技术的发展趋势和查究热点。 1 液压密封理论的进展 液压往复密封理论本色上是考究相对运动表面的相互作用。

自20世纪七十年代新兴边缘学科—摩擦、磨损和润滑学的泛起，才密封装置看成一个体例加以查究，使柔性与刚性外表相对运动，比两个刚性外表相对运动的研究，出现了更新、复杂的内容，从而大大厚实了动态密封理论。

 1.1 密封偶合面的摩擦、磨损与润滑

1.1.1 密封偶合面间的摩擦状态 接触的密封偶合面间有干摩擦、 畛域摩擦、混合摩擦和流体摩擦四种状态。

 干摩擦是指密封偶合面异国任何润滑剂或保护膜的密封件与被密封面接触时的摩擦，在现实密封中，不存在真正的干摩擦。

界线摩擦是指密封偶合面被吸附在外貌的界线膜隔开，摩擦性质取决于界限膜和表面的吸附职能时的摩擦。

 流体摩擦是指密封偶合面被流体膜离隔，摩擦性质取决于流体里面分子间粘性阻力的摩擦。

 混合摩擦是指密封偶合面处于界线摩擦与流体摩擦的混合状态时的摩擦。 密封停止运动停留较长时间，重新启动时会逼近干摩擦状态。静止时，润滑油膜在接触压力的效用下，被挤成厚度很小的薄膜，此时间隙之间的油膜不完整，处于边界摩擦状态。跟着相对运动速度的提高，油液运动发生的动力使油膜厚度增补，形成流体摩擦。由于往复运动外观相对速度和密封压力变化范围很广，以是混合摩擦状态也是不可避免的。

 1.1.2 密封偶合面间的磨损 密封偶合面间的摩擦导致密封元件资料的亏损或迁移，即酿成密封件的磨损。在密封偶合面间加入润滑剂可降低摩擦，减轻磨损。密封磨损与被密封面的加工精度和密封摩擦外表的粗糙度纹理形状有关。

 1.1.3 密封偶合面间的润滑 在往还密封中，密封偶合面的润滑对于其密封职能与寿命起决定效用。为确保密封的良好的运动特点和的使用寿命，密封偶合间不允许泛起干摩擦。范围摩擦、混合摩擦和流体摩擦知足的润滑条件，相应的润滑状态分歧为界线润滑、混合润滑和流体润滑。

有2种办法判断密封偶合面间的润滑状态。

想法1:遵循图一所示的摩擦特征系数μv/Pm及相应的摩擦特性曲线判断。v为相对运动速度，μ是润滑油的动力粘度，Pm为均匀负载压力。

想法2：通过膜厚迩来判别。 式中hmin为密封偶合面间的最小公称油膜厚度，μm;Rq1、Rq2为密封偶合面轮廓的方根偏差。

畛域润滑: λ≤1时密封偶合面呈界线润滑状态。边界润滑的膜厚为0.005~0.1μm摩擦因数为0.08~0.14，相对速度较低。鸿沟润滑时，密封偶合表面的粗糙度之和一般超出鸿沟膜的厚度，所以界线摩擦不能完全避免密封偶合面的直接接触，吸附在密封偶合面的畛域薄膜承担大部分载荷。边界膜强度受密封偶合面的相对速度、流体粘度、接触压力、质料特性、外观粗糙度、温度等因素的影响。

混合润滑1≤λ≤3时的密封偶合面处于混合润滑状态。混合润滑时的膜厚为0.01~0.1μm摩擦因数为0.02~0.08外表相对速度略有添补。混合润滑时，随润滑膜厚度的增大，表面轮廓直接接触的数量减小，润滑膜的承载比例随之增补。

流体润滑：λ≥3时的密封偶合面酿成完全的流体润滑状态。流体润滑时的润滑油膜厚度大足以两个外观的轮廓峰合座离隔，膜厚为0.25~2.5μm摩擦因数为0.001~0.008，外貌相对速度高。流体润滑时，润滑剂中的分子多数不受密封偶合面吸附功用的支配而解放搬动，不会有磨损发生，是志向的润滑状态。 因为无论是从膜厚还是从摩擦特征来说，在弹流润滑和界线润滑之间还是一个空缺区，而混合润滑只是刻画了多样润滑状态共存时的润滑性能，不具备基本的、独立的润滑机制。是以，近些年来提出了介于弹流润滑和畛域润滑之间的薄膜润滑。跟着科学技术的滋长，摩擦学查究深入到微观考究领域，造成了微-纳米摩擦学理论，如超润滑概念。

从理论上讲，超润滑是实现摩擦因数为零的润滑状态，但在现实研究中，一般认为摩擦因数在0.001量级的润滑状态即为超润滑状态。 对密封来说，流体润滑使密封摩擦面间的摩擦力迅速降低，磨损最小，是一种理想的润滑状态。

 1.2 液压往返密封机制 液压密封机制受密封偶合面间的液压流体行为支配。缠绕这一问题，不同大师从不同的角度进行了大量的考究，并提出了很多动态密封理论，下面介绍几种模范的液压密封理论。

 1.2.1 液体表面张力理论 密封装置主要密封某种流体， 而流体具有表面张力。密封件与轴的间隙酿成的液膜，即是表面张力变成的。EJJagger认为：液体表面张力造成的润滑液膜，因为流体的润滑性和毛细管效用，会使流体渗入密封间隙。在与氛围交界面上酿成弯曲的一边，表面张力会阻止流体通过间隙漏出。介质压力与密封间隙成反比： p=2σ/h 式中σ为表面张力;p为介质压力;h为密封间隙。依靠油膜的表面张力，润滑剂保持在场所上，变成一道密封屏蔽。在运动状态下，油膜厚度随摩擦偶合面的相对速度、流体粘度、接触面压力等许多因素的影响而变换。

 1.2.2 范围润滑理论 这是用来说明密封失效机制的理论，以为密封件与轴接触时，有范围润滑、流体润滑和混合润滑三种润滑状态。许多行家认为，密封是在流体动力润滑状态下密封。

1.2.3 流体动力密封理论 浮动在流体膜上的聚合体密封共同外表与表面作为刚性体的流体动压密封区别，其特点像被界面膜流体压力局部支撑的隔阂。以是，膜形状的预测创办在反向流体动力学理论基础上，可用雷诺方程治理。 式中u0为活塞外旅程时的速率；P0为内里压力；h「x」为可变膜的高度；为液膜中的可变压力；η为间隙内的流体的粘度；h0*为最大压力处的膜高。

 2 液压密封的生长与应用

2.1 液压往复密封的设计方法

 用于液压密封的都是接触型密封，须要密封件通过弹性变形跟随滑动表面因粗糙度、形状公差、波纹度引起的密封间隙变化，或因负载变化使活塞与缸套变形而产生的密封间隙变化，以闭塞暴露通道。橡胶密封件因较好的回弹性而算作往还密封的主要密封元件。为使式总能创建，用于密封的橡胶密封件应设计成区别的截面形状。然而，弹性好的橡胶密封件时常耐磨性较差，为此新型组合密封，包括结构和资料的组合密封件成为密封的主要密封步地。

 2.1.1 分歧截面形状的弹性体密封 O型密封圈因结构紧凑，尺寸小，具有预密封成效和自密封效用及磨损后主动抵偿才能，在液压密封中得到广泛应用。但在高压、高温工作前提下，O型圈时时因间隙咬伤和运动时的扭曲而产生失效。因而，通过截面形状的转换改善O型密封圈的某些性能。图2所示的O型、三角型、X型、异型、H型、Y型截面密封圈等可适用于区别的介质压力和运动速率。 三角型密封圈以很小的摩擦接触面积，供给良好的沟槽接触面积，以保持稳定；型密封圈以均匀分布的接触应力，减小显露；异型密封圈可防止往复运动时的翻转和扭曲；H型密封圈能适应介质工作压力而变换接触压力，获得良好的密封性能；Y型密封圈因具有自封效用，可密封高压介质且具有较好的综合密封性能。

2.1.2 布局上的组合密封 由于往返密封所需的密封性和耐磨性在一个密封件上同时具备，是以二十世纪80年代末出现的组合密封在密封中得到迅速应用。组合密封的密封功能由弹性橡胶密封件或弹簧完成，而耐磨性能由填充PTFE或增强聚胺脂实现。如图三所示为表率的组合密封型式。

 2.1.3 材料上的组合密封 为了获得各样职能的密封材料，每每在一种基体资料中参预百般成份。如在填充PTFE中参与MoS2添加剂补充刚性硬度和耐磨性，插手石墨改善尺寸稳定性和耐磨性，参加青铜提高耐压性、加强散热性，参与玻璃纤维改变拉伸强度、伸长率、压缩变形、韧性；用PTFE包覆橡胶密封圈改善密封的耐化学药品的职能等。

 2.1.4 串联密封 原则上，良多类型的密封可组合成串联地势。串联密封中，密封通过独立撑持，每个密封的密封堤分开，如图四所示。串联密封可提高动态密封职能，且摩擦力低于单个密封的摩擦力。串联密封精确发挥作用的前提是两个密封具有非对称压力分布。

 2.1.5 可调节密封 液压技术的发展，不但对密封件的数量要求成倍增加，而且对质量、可调节和可控方面提出高的要求。近几年泛起的如图五所示的可调节密封就是为了满足这种需求而发生的。

2.2 液压往复密封的应用

 此刻，在密封中，O型密封圈很少使用，主要利用组合密封件。Y型和H型密封圈在许多密封场合中广泛选取。 在高负荷密封界面润滑不充分的境遇下，导致局部过热、磨损和粘滑，可利用具有低附着力并不妨具有微观凹坑的密封界面。在液压缸中，由于活塞杆伸出元件外部，于是要严酷制止油液显露，污染环境，又要防范外部水、气和杂质侵入元件，为避免动态暴露，可利用串联密封，如由两个PTFE同轴密封和一个PTFE双刮油密封组成液压缸活塞杆密封。活塞密封的双方都有液压油，密封间隙中一般为流体动压润滑，可通过被增能的矩形截面PTFE密封环来密封，且用PTFE原料制成的附加外侧轴承环保护活塞不受磨损颗粒侵害。

 3 液压密封技术的进展查究

液压密封技术的进展考究是从宏观上归纳密封技术的成长历程，从微观上解析密封技术的结构进化特性，并为新型密封技术的开辟提供设计思路。 文献利用TRIZ「The Theory of Inventive Problem Solving」技术进化理论，依据分歧时刻液压来去密封的材质、结构型式和可控性对密封职能和耐磨性能的定量分析，对如今液压密封技术的进化曲线进行了考究，并指出液压密封技术仍处于其生命周期的生长期。文献通过对液压来去密封的进化状态分析，系统地归纳和总结了液压密封的一十一条进化路线，并画出了液压往还密封的进化潜能图，确定了改日往来密封技术的开辟对象。

4 液压往还密封的查究热门和发展趋势

通过液压往复密封的密封机制、设计主意、应用和技术的进展剖析及研究，确定将来液压密封的考究热门和发展趋势为：

密封职能和耐磨性的进一步提高。从液压往还密封技术的进化曲线看，异日密封件密封技术的生长是在不调换现有密封道理的处境下，致力于对密封件构造、资料和型式的改进提高其密封职能和耐磨性能。

增补密封的可控性。通过构造和材料的拆散，实现良好的密封和耐磨功能。

充分利用系统内里资源提高密封职能。通过设计新型的密封组织步地，运用被密封液体资源提高密封的可靠性和耐磨性。

密封与耐磨功能的集成。串联密封虽然可提高密封性能，但增大了组织尺寸。因而，结构紧凑的集密封与耐磨功能于一体的新式密封是另日往复密封设计的重要内容。

通过对密封件的有限元剖析，模拟密封件在液压力和预压缩力效用下的应力、应变分布，合理设计密封圈的截面形状。