自20世紀70年代起，聚氨酯彈性體己以其優異的耐油、耐磨及抗撕裂性能和優良的抗臭氧性而被用作氣缸和液壓缸的動密封件，尤其是鍛壓機械和工程機械中的高壓液壓缸的動密封件。但是，普通的聚氨酯密封件耐熱和耐水性能均較差，一般國產的聚氨酯密封件,無法在含水的介質中使用，且液壓系統介質的工作溫度也不能高于80℃。因此，使聚氨酯密封件的使用范圍受到限制。
德國麥克一弗羅伊登貝克流體密封技術公司生產的聚氨酯密封件，在耐熱和耐水性能方面均有較大突破。使用溫度范圍擴展為-30℃— 110℃。且可在液壓系統工作溫度低于50℃的含水介質中正常使用。也可在液壓系統瞬時溫度 110℃的條件下短時工作，從而拓展了聚氨酯密封件的使用范圍。
1聚氨酯密封件的應用與發展
應用于液壓缸的聚氨酯密封件就其斷面結構形式而言，主要為采用U形斷面結構的唇形密封圈。此外，也有適用于液壓缸活塞桿動密封系統，用作副密封用的滑環、由聚氨酯材料制作的軸用密封件和用于活塞動密封系統的雙唇口結構的SIMKO300雙向密封件中的雙唇口密封體等等。盡管聚氨酯密封件的結構形式很多，但構成聚氨酯密封件主體的還是U形密封圈。另外，由于聚氨酯U形密封圈具有結構簡單、安裝尺寸小、裝配方便且價格便宜、使用可靠等優點，因而被廣泛用于液壓缸和氣缸的往復運動密封系統中。然而，由于聚氨酯彈性體自身的摩檫系數略高于橡膠材料，因此若液壓缸和密封件的結構設計不當，尤其在長行程和薄壁缸的工況下則會因潤滑條件的惡化而引發液壓缸的爬行和顫震。以及因液壓缸和密封件結構設計不當導致在使用過程中密封件從間隙被擠出造成的密封圈“根切”和“刷圈”等故障。為解決上述弊端，麥克一弗羅伊登貝羝公司研制和推出了一種全新的、高壽命且有恒定低摩擦力，適用于低壓(＜15MPa)和低速(＜0.5m/s)及高頻率短行程換向工況下工作的LF300聚氨酯U形密封圈。
2 新型低摩擦聚氨酯U形密封圈LF300
2.1 結構特點
如圖1所示的LF300聚氨酯U形密封圈具有以下特點：
圖1 新型聚氨酯U型密封圈
·截面不對稱，內密封唇較短
·密封唇緣經過機械加工，尺寸精度高
·具有最佳的預緊力(唇緣的徑向緊箍力〕
·密封副滑移面呈波浪形
·摩檫力低，工作時無爬行和顫震
·流體動力回流功能好
·抗間隙擠出能力強
·具有良好的靜態和動態密封性能
·安裝腔體符合ISO5597(或GB2879)要求
·既能單獨用作主密封也可在密封系統中用作副密封
2.2 聚氨酯U形密封圈摩擦力特性測試對比
2.2.1試驗裝置
圖2所示為由德國亞琛大學流體傳動與控制研究所的試驗裝置。
圖2 密封件的試驗裝置
2.2.2試驗條件
活塞桿直徑d=50mm
活塞桿表面粗糙度
Ra=0.16μm
Rmax=1～1.5μm
Rz=1μm
行程L=200mm
壓力p=0～150MPa
速度v=5～500mm/s
介質為HLP液壓油
溫度T=20℃
溝槽尺寸(內徑、外徑、寬度）(mm)50-80-8
2.2.3摩擦特性對比試驗
為探究不同斷面結構聚氨酯U形密封圈的摩擦力特性，現選取三種常用典型結構的U形圈LF300、T20、NI300，并將它們置于同一試驗條件下做對比試驗,將結果歸納于圖3中。如圖3a所示,是0時的摩擦力對比；圖3b所示,是系統壓力為75MPa時的摩擦力對比；圖3c所示，則是系統壓力為150MPa時的摩擦力對比。
圖3 不同結構U形密封圈的摩擦力特性
由圖3可知，在液壓缸承壓狀態時的推出行程中，LF300的摩擦力最小，雙密封唇的U形圈NI300的摩擦力居于第二，而T20U形密封圈的摩擦力最大。通過反復幾輪的承壓試驗可以看出壓力和密封副摩擦力之間的關系。尤其是當壓力在40～150MPa區間LF300的摩檫力明顯低于其它結構形式的U形密封圈。
2.2.4 LF300密封圈的密封性能和使用壽命
LF300密封圈的密封性能(主要指泄漏量)與其它結構形式的U形密封圈基本相當。
LF300密封圈的使用壽命也與其它結構形式的U形密封圈基本相當。在相同的試驗條件下其壽命對比試驗可分兩個階段組成。第一階段：p=200MPa，v=0.25m/s,T= 80℃±3℃，總行程L=200km，試驗時間為220h。第二階段：p=32MPa，v=0.25m/s，T= 110℃±3℃，總行程L=60km，試驗時間50h。
經過近272h試驗后，得出如下結論：LF300、T20和MI300密封圈都具有優良的密封可靠性和耐磨性以及較高的使用壽命。即：密封試驗結束后功能完好、泄漏量極低、磨耗少、唇口的預緊力變化小。
3 LF300密封圈在工程機械上的應用
液壓缸在工作過程中經常會因高壓、低速運行和高頻率換向導致密封副潤滑不良，或者因行程過長、液壓缸自身結構的原因而引發液壓缸的“爬行”，并伴隨噪聲的產生。通常爬行發生在臨界摩擦力-速度轉變區域和臨界潤滑-摩擦區域。而由于LF300密封圈的結構具有良好的改善摩擦副潤滑條件的貯油功能，因此，其摩擦力較小，有效地減少了液壓缸出現爬行的機率。
正是由于這一點，自20世紀90年代末以來工業發達國家已將LF300密封圈廣泛用于液壓缸活塞桿動密封系統，尤其適合叉車、手動搬運車、升降平臺、隨車吊、裝載機、推土機等液壓缸活塞桿的動密封系統，它既可用作主密封也可與SYPRIM-SM、PU5等組成密封系統的副密封。
免責聲明：以上內容來自網絡，僅供參考，如果侵犯，請及時通知我們，本網站將在第一時間及時刪除!
更多密封件信息歡迎訪問進口密封件公司奧賽羅密封，咨詢電話：0311-87316999。奧賽羅密封誠招代理商。
