摘 要：液壓支架是煤礦機械化綜合采煤的核心裝備，而密封技術是液壓支架的關鍵技術，密封技術的好壞將直接影響液壓支架的工作質量和壽命。近幾年，隨著煤礦產量的不斷提高，液壓支架可靠性要求越來越高，立柱和千斤頂所用的密封件的質量要求也越來越高，現在，大部分的高檔液壓支架都采用了進口密封件。介紹了液壓密封原理和密封材料性能要求以及幾種常見的進口材質密封，實例分析進口材質密封失效原因，并提出了具體的解決辦法。
關鍵詞： 液壓支架; 密封技術; 進口材質密封; 密封失效
1 密封材料性能要求
(1)耐介質性 因為材料在介質中的溶脹程度是密封性能好壞的關鍵因素，所以在選擇液壓密封件材料時，第一要考慮的因素是所選擇的材料能否很好地與密封介質相容;
(2)抗拉強度 因為一般密封材料的抗拉強度會伴隨著溫度的升高而成下降趨勢，所以選擇材料時，必須考慮其實際最高使用溫度及高溫情況下的機械強度。抗拉強度過低，會產生一定量的應力松弛甚至永久變形，造成密封失效。 抗拉強度過高，對材料的性能要求過于苛刻。所以，實際選擇材料時，應該綜合考慮材料的抗拉強度;
(3)耐磨性能 材料的耐磨特性是動密封的重要性能指標之一。耐磨性好，則使用壽命長。材料耐磨性能與材料的硬度有著密切的聯系，材料硬度越高耐磨性越好，使用壽命越長;
(4)永久變形 因為液壓密封件密封能力的提供主要是依靠其在密封溝槽內自身產生可恢復的壓縮變形而獲得的。所以，所選的密封材料的永久性變形要小，彈性要強，回彈力要高。另外，材料的永久變形還與溫度變化有一定關系，溫度過高或過低都會增加永久變形;
(5)彈性 所謂擠壓型密封就是指依靠密封材料受壓后自身產生的回彈力而得到密封 能力的一種密封方式。因為唇形密封可能存在一定量的偏心，所以需要依靠材料的彈性來補償密封的接觸應力不足等問題。所以，材料的彈性對于密封效果的好壞至關重要;
(6)硬度 硬度是密封材料的 重要指標，主要根據密封面的粗糙度來確定。 當密封面比較粗糙時，密封件的硬度要低，這樣才能保證密封效果好。密封壓力比較高的部位，則要求適當提高密封件的硬度，這樣可以防密封件過度變形，防止發生密封件被擠出的現象。此外，材料硬度有隨使用溫度升高而下降的特點，并且硬度高，材料的耐磨性能也強;
(7)耐溫性能 密封件的工作溫度取決于密封介質的溫度及密封件本身在運動過程中的溫升。溫度直接影響密封性能。過高的溫度往往會加速密封材料的老化，降低材料的彈性、硬度等性能，發生材料硬化;溫度過低也會導致材料加速硬化，失去彈性性能，降低了材料的密封效果。綜上所述，應采用有一定使用溫度范圍的材料。
2 常見進口材質密封
傳統密封材料主要有丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠、天然橡膠、聚氨酯橡膠等，這些橡膠材料雖然能夠滿足密封性能要求，但它們的耐磨性較差，與金屬件的摩擦系數較大，強度低，耐油、耐水性較差，耐溫性能也較差，長時間使用密封可靠性較低。
近年來，隨著密封材料的發展，國外出現了一些改良型的密封材料，它們的強度更高、耐磨性能更好、摩擦系數低、耐溫性能也較好，相對密封的可靠性也更高。
(1)進口通用聚醚聚氨酯(紅色)具有獨特的聚合物配方，解決了傳統聚氨酯在55 ℃熱水中發生水解的問題，具有壓縮變形小、耐磨損、貯存時間長等優良特性。摩擦系數僅為傳統的丁腈橡膠(NBR)材料的 20%。
(2)進口自潤滑聚醚聚氨酯(棕色)采用特殊配方，綜合物理性能優異，具有良好的自潤滑性能，摩擦系數僅為傳統NBR 材料的15%，耐磨性能好。
(3)進口抗水解聚醚聚氨酯(綠色)具有良好的綜合物理機械性能和耐磨性能，且抗撕裂、抗壓、耐油性能也很好。
(4)進口丁腈橡膠與石油基液壓油相容性較好，具有較穩定的物理性能和較好的耐磨性。
(5)進口氟橡膠在液壓介質、化學品和有機復合物中有很強的穩定性，適用于高溫、高壓、腐蝕、臭氧環境中。
3 進口材質密封失效實例
(1)實例 1
2011 年 12 月 ， 鄭煤集團米村煤礦新進一批ZFZ6000/19/28 型液壓支架，支架所有油缸均是采用進口抗水解聚醚聚氨酯材質密封，支架在廠內實驗一切正常，沒有任何滲漏現象。支架下井在工作面開始安裝，安裝過程中也沒有出現漏液現象。安裝完畢，工作面驗收合格后開始正式生產，剛開始生產就出現部分立柱漏液。漏液現象為立柱先升柱后，馬上降柱，這時會從立柱防塵圈處滲出一股乳化液，再次升柱停止滲漏，再降柱，又會有部分乳化液從防塵圈處滲出。滲出量不多，每次總在降柱時滲漏，升柱時不滲。
(2)實例 2
2012 年7 月，鄭煤集團裴溝礦大修一批ZFZ3600/19/28 型液壓支架，在大修過程中，將原來的普通橡膠密封全部更換為進口材質密封，材料同樣也是抗水解聚醚聚氨酯。支架大修后在廠內實驗一切正常，沒有滲漏現象。開始生產后，陸續出現部分立柱和千斤頂漏液。漏液現象也是從防塵圈處滲漏，滲漏量較大。
4 密封失效分析
(1)安裝工藝不當，造成密封撕裂進口材質密封一般是由變性聚氨酯材料制造，它的彈性較天然橡膠密封材料要小，安裝時如果不采取特殊工藝措施，很容易造成密封撕裂。在上述的失效實例 1 中，拆開漏液的立柱后可以發現：缸口處的蕾形密封圈唇口都有較小的撕裂痕跡。這是因為，這種密封的唇口有一個朝向高壓側的尖銳突起，而正是這個突起部位起關鍵的密封作用。在安裝過程中如果不小心，很容易將這個尖銳的突起部分劃傷，而這個小小的劃傷，在工廠內試壓時很難發現，在井下生產過程中，由于上、下腔反復交替加壓，在快速反向加壓時，會有一小股乳化液滲出，上述實例1 就是這種現象。
解決這個問題的方法：①安裝前必須把裝配件表面擦凈，涂潤滑油，裝配的端部不能有任何尖銳突出;②環境溫度較低時，應將密封件在 60 ℃左右的溫水中加熱，增加密封件的彈性，這樣安裝過程中就不易造成密封件的撕裂。
(2)加工尺寸精度不夠，造成密封失效進口材質密封件的強度較高，耐磨性 好，但彈性變形量較小，對尺寸變化的補償能力較弱，如果密封結合件的配合間隙變化較大，進口材質的密封就不能有效地補償，造成密封失效。對于新加工的立柱、千斤頂，可能不存在這個問題，但對于大修的一些舊立柱、千斤頂，特別是原立柱、千斤頂是采用傳統橡膠密封，大修時升級改用進口材質密封的，很多會出現這個問題，上述的實例 2，就是這種情況。
解決方法：新設計的立柱、千斤頂密封溝槽及缸筒、活柱體時，尺寸精度等級必須比原來使用橡膠密封件時高出 1~2 級。比如，活柱體電鍍外表面的尺寸精度，原來是 f9 的尺寸公差，采用進口材質密封時，該尺寸公差應提高到f8 或f7。而對于一些大修升級密封的，如實例 2 的情形，必須增加電鍍層厚度，減小配合間隙，只有這樣，才能保證密封的可靠性。
(3)加工表面質量精度不高，造成密封失效同樣是因為進口材質密封的彈性變形量較小，材質相對橡膠密封較硬，因此對滑動密封結合面的粗糙度也有較高的要求。如果滑動表面較粗糙，時間久了，很容易造成密封唇口磨損，失去密封性能。上述實例 2 中，也有這方面的原因。
解決辦法：使用進口材質密封件時 ，缸 筒和活柱體表面的粗糙度一般應達到 Ra≤0.2 μm，密封溝槽的表面粗糙度一般就達到 Ra≤0.2 μm，密封溝槽的表面粗糙度一般就達到 Ra≤0.4 μm，這樣的表面加工精度能夠保證進口材質密封件的耐久使用。
(4)污染造成密封失效
液壓系統對污染是極其敏感的，密封件失效在很多情況下是由污染引起的。井下的煤粉顆粒，雖然微小，但對密封的磨損卻相當嚴重。密封失效后的油缸拆開后，可以發現內部有大量的煤粉污染物，可以肯定，污染是造成密封失效的一個主要原因。上述實例 2 的立柱，拆開后，缸體內有大量的煤水混合物，在密封的表面和密封間隙里也存有很多煤粉顆粒，這些污染物已經使密封完全失效了。
解決這個問題的方法是：立柱和千斤頂的組裝環境必須清潔，密封件和組裝件安裝前都應清洗干凈，試壓的系統必須清潔，不能將污染帶入到油缸內部。 在井下使用過程中，如果需要拆換油缸，一定要保證進、回液口密封，不能混入煤粉等污染物。如果不注意污染源的控制，再好的密封也一樣會失效。
參考文獻：
[1]宋海連,馮云.液壓支架立柱、千斤頂缸口密封的探討[J].煤礦機械，2001，22(9)：35-36.
[2]鄭麗偉，賈春強，尚心志，等. 液壓支架換向閥閥芯密封座結構優化[J]. 煤礦機械，2010，31(9)：129-131.
[3]董洪波，錢志博，陳建寧，等.閥座組件的密封特性分析和實驗研究[J]. 潤滑與密封，2005(6)：30-32.
更多密封件信息歡迎訪問奧賽羅密封公司，咨詢電話：0311-87316999。奧賽羅密封誠招代理商。othello密封
