Y型密封圈知识专题.docx

     Y形密封圈的截面呈Y形，是一种典型的唇形密封圈。因其使用寿命和密封性能均高于O形密封圈，而广泛应用于往复动密封装置中。但其断面尺寸大于 O 形密封圈，所以安装沟槽尺寸较大，为了便于安装有时需使用分割式沟槽。
     本专题总结了Y形密封圈的基础知识，包括Y形密封圈简介、Y形密封圈密封原理、Y形密封圈的分类、Y形密封圈特点及优缺点、Y形密封圈常用材料、Y形密封圈主要性能等。
详细讲解了Y形密封圈失效原因、Y形密封圈的适用范围、Y形密封圈常用标准等内容。比较了Y形圈与Ｏ形圈的优缺点及应用范围。

什么是Y形密封圈？Y形密封圈分为哪几类？
    Y形密封圈的截面呈Y形，是一种典型的唇形密封圈。
    按其截面的高、宽比例不同，可分为宽型、窄型、Yx型等几类；
    若按两唇的高度是否相等，则可分为轴、孔通用型的等高唇Y形密封圈和不等高唇的轴用Y形密封圈和孔用Y形密封圈。

Y形密封圈截面图

Y形密封圈截面为Y形，因此称为Y形圈

Y形圈的运用范围？
     Y形密封圈广泛应用于往复动密封装置中，其使用寿命高于O型密封圈。Y型密封圈的适用工作压力不大于40MPa，工作温度为-30～80℃；
    工作速度范围：采用丁睛橡胶制作时为 0. 01～0. 6m/s;采用氟橡胶制作时，为0.05～0.3m/s;采用聚氨酯橡胶制作时，则为 0.01～lm/s。Y型密封圈的密封性能、使用寿命及不同挡圈时的工作压力极限，都以聚氨酯橡胶材质为佳。

Y形密封圈有哪些特点？
（1）密封性能可靠

（2）摩擦阻力小，运动平稳。
（3）耐压性好，使用压力范围广。
（4）结构简单，价格低廉。
（5）安装方便。　　

Y形密封圈形圈有什么缺点？
（1）Y形密封圈主要缺点是只能单向起作用，活塞类的双向密封需使用一对Y形密封圈，增加了轴向尺寸；

（2）普通Y形密封圈的断面尺寸大于 O 形密封圈，所以安装沟槽尺寸较大，为了便于安装有时需使用分割式沟槽。现在许多国家开发了小断面尺寸 Y 形圈，尺寸与安装问题正在逐步改善。

Y形密封圈主要性能
    Y形密封圈是液压气动系统中往复运动密封装置常用的密封件，其使用寿命和密封性能均高于O形密封圈。Y形圈唇部比单一的V 形密封圈宽，因此密封性能更好，只需使用一个，所以摩擦力小于V 形密封圈。Y形密封圈可以通过 改变断面结构和尺寸来适应压力和密封性能的要求。Y形密封圈适用工作压力不 大于40MPa;工作温度-30~80℃;工作速度范围;用丁腈橡胶制作时为0.01~0.6m/s，采用聚氨酯橡胶制作时则为0.05~0.1m/s。

Y形密封圈最常用的材料
   Y形密封圈最常用的材料是聚氨酯橡胶，聚氨酯橡胶Y形密封圈的密封性能好，使用寿命及使用不同挡圈时的工作压力极限均较高。

O形密封圈和Y形密封圈的对比

O形密封圈
Y形密封圈
优点
密封圈端面尺寸小，安装沟槽可设计为整体式沟槽；
沟槽加工及密封圈安装容易；
可双向密封
密封性好；
低压时摩擦力小；
少量磨损后可自动补偿，使用寿命长
缺点
密封性较差；
容易产生翻滚、扭转，造成破损；
低压时摩擦力大；
摩擦余量减小，直接影响密封性；
单向起作用，密封双向流体时需用一对密封圈，密封结构复杂，尺寸大。两个密封圈之间可能产生困油，引起逆压破损。
密封端面尺寸大，要开分割式安装沟槽，沟槽加工复杂。
主要用途
尺寸小的滑阀；
允许少量泄漏的活塞和活塞杆密封
适用于对密封综合性能要求高的活塞和活塞杆的密封

Y形密封圈安装注意事项
（1）孔或轴的端部必须倒角，如倒30°角，以防密封圈唇边在安装时损坏。

（2）如活塞杆头部的螺纹或退刀槽的直径与活塞杆的直径相同，应使用专用套筒安装，也可在螺纹部分缠绕胶布后进行安装。
（3） 应尽量避免在密封圈通过的缸内壁或活塞杆上开设压力油孔。若密封圈必须通过有孔部分，为防止密封圈损坏，应将这些孔的边缘倒角或倒圆。
（4） 为减少装配阻力，应将唇形圈与装入部位涂敷润滑脂或工作油。
（5）安装密封圈时，应防止带入铁屑，砂土，棉纱或其他杂物;并要彻底清洗密封偶件、沟槽。

Y形密封圈密封原理
   Y形密封圈依靠其张开的唇边贴于密封副偶合面。无内压时，仅仅因唇尖的变形而产生很小的接触压力。在密封的情况下，与密封介质接触的每一点上均有 与介质压力相等的法向压力，所以唇形圈底部将受到轴向压缩，唇部受到周向压 缩，与密封面接触变宽，同时接触应力增加。当内压再升高时，接触压力的分布 形式和大小进一步改变，唇部与密封面配合更紧密，所以密封性更好，这就是Y 形圈的“自封作用”。由于这种自封作用，一个Y 形圈能有效的封住32MPa 的高压。

　　压力赋能型密封的有效密封压力等于预压力与流体压力之和。Y形密封圈 通过唇边的作用将流体压力有效作用于密封，其预压力可以降到很小值，并且流 体压力越高，预压力的效用越小，在高压场合，预压力的作用可以忽略不计。这 时降低密封摩擦力是有利的，因为密封摩擦力与密封接触压力成正比。所以Y 形密封圈在保证密封的同时，摩擦力小于挤压型密封。
　　Y 形密封圈主要用于往复密封，由其工作原理可知，Y 形圈安装时，唇口要对着压力高的一侧，才能发挥作用，所以Y 形密封圈只能单向起作用。
　　当偶合件以工作速度作相对运动时，在密封唇与滑移面之间形成一层密封油 膜，油膜的存在可改善密封圈的摩擦条件，减小磨损;油膜在气动密封中起密封 作用。在液压元件的往复运动中，运动件伸出与缩进时油膜厚度是不同的，这一 油膜厚度差积聚会造成泄漏。所以，Y 形圈正常工作时，也有极少量泄漏发生， 当往复速度大时，泄漏量大。这是因为往复速度大时，往复次数变得很频繁，同 时油膜的流体动力作用使油膜厚度增加，形成了油膜的快速积聚作用。当工作油 的粘度增大时，油膜厚度因此增加，往复速度所造成的泄漏量也增大。但是由于 液压油的粘度随着温度的升高而降低，所以液压设备在低温下启动时，运动开始 时的泄漏较大，随着运动过程中因各种损失引起温度升高，泄漏量会逐渐减少。
　　活塞在往复形成中的泄漏情况是不同的。当内压较低时，抽出行程中的泄漏 量随内压增大而增大;压入行程中随内压增大而减小。当内压足够大时(约大于7.5MPa)，泄漏不再随内压而变化。
　　当Y 形密封圈内压p1 较低时，摩擦力随内压增大而增大。当内压足够大时，摩擦力不再有很大变化。如润滑良好，甚至有下降趋势。国外关于Y 形圈的起 动摩擦试验结果表明起动摩擦与停车时间关系不大，这是与O 形圈最大的区别。这对于断续运动的机械是极为有利的。同时在内压较低时，起动摩擦随内压得增 大而增大，当内压超过5MPa 时，起动摩擦将与内压无关。所以对于高压断续的 机械，不会有起动摩擦过大的问题。密封唇边磨损后，因介质压力的作用，唇边具有一定的自动补偿能力。

Y形密封圈主要失效原因及其解决措施
　  （1） 间隙咬伤

　　Y形密封圈的间隙咬伤现象与原因与O形圈的类似，发生在根部。同样，解决措施是：根据工作压力限制密封间隙、正确选用Y 形圈材料。对工作压力 大于16MPa 的Y 形密封圈，应设置挡圈或使用根部镶有挡圈的专用密封圈。挡 圈通常使用刚性较高的塑料材料，如聚四氟乙烯，聚酰胺等。
　　（2） 逆压损坏
　　Y 形密封圈作为双作用活塞缸的活塞用密封时，必须成对使用，以封住两个方向的高压流体。这样在活塞上两个背靠背的唇型圈之间，或在液压缸活塞杆与 导套中间的两个唇型圈之间就会逐渐渗入流体形成蓄压。在工作压力卸去时，或 往复运动中蓄压压力高于工作压力时，Y 形密封圈在安装槽内就会从根部被反向 挤压，其唇尖被挤入缸筒和活塞之间的缝隙内被夹破，造成逆压损坏。
　　逆压损坏的防止措施是：
　　(ⅰ)、在活塞上开小孔释放蓄压。当工作压力卸去时，通过小孔可以引出被困流体，释放蓄压。
　　(ⅱ)、设置支撑环。支撑环作用在活塞用Y 形圈的两唇之间，顶住Y 形圈， 使之不能轴向窜动，不被反向挤出。此外，凹槽部位开置数个沿圆周均布的导油孔，以利于压力介质通过小孔作用于Y 形密封圈的凹部，撑开Y 形密封圈的双唇;同时避免造成背压，使困油排油流畅，保持Y 形圈密封姿势。这一措施对 防止Y形圈逆压损坏效果更好。
　　（3） 翻转 如果运动时摩擦力产生的外力矩大于密封圈本身的抗扭能力，密封圈就会整周翻转或局部翻转，丧失密封能力。为防止密封翻转，可提高胶料硬度或采用支 撑环。设置支撑环对防止Y 形密封圈在安转槽内的各种错位均有较好的效果。Y 形密封圈镶嵌挡圈后也能抑制翻转。
　　（4） 根部磨损
　　密封圈根部磨损严重时会引起泄漏。根部磨损的主要原因是过盈量太大，产生较大的摩擦力及干摩擦所致。因此，必须注意密封圈的内径尺寸与孔轴及沟槽尺寸的关系。
　　对轴用Y 形密封圈，其内径d1 宜大于轴径d2;其外径D1 宜大于沟槽底径 D2;对孔用Y 形密封圈，其内径d3 宜小于沟槽内径d4;其外径D3 宜小于缸径 D4。即Y形密封圈与沟槽底部要压紧，与被密封滑移面有一定间隙;滑移面的 密封接触应力靠被密封介质工作压力作用在Y 形圈唇边上获得。
　　密封圈的磨损还与滑动表面的粗糙度有关，粗糙表面加速密封圈的磨损;还 与加工方法有关。例如，同一级粗糙度的抛光轴对密封圈的磨损要比磨光轴小得 多。
　　（5） 异常声
　　液压缸在高压低速情况下工作时，有时会发生“辟里，辟里”的响声。其原因是Y 形密封圈沿轴或缸内壁滑动时，橡胶与金属接触面出现短暂的附着—脱离—附着—脱离现象，这会使密封装置的寿命降低。其解决方法是：降低橡胶的摩擦系数，使密封接触面始终保持润滑油膜;还应注意工作介质或润滑剂的黏度不要过低的。
　　（6） 尘埃损伤
　　泥水，尘埃和砂石等侵入液压缸，往往会使密封圈产生异常磨耗，应在活塞杆外伸端设置防尘圈，并保证防尘效果，以防有害杂质进入液压缸。

Y形密封圈相关标准
HG 4-335-1966 Y形橡胶密封圈

JB/ZQ 4264-2006 孔用Yx型密封圈
JB/ZQ 4265-2006 轴用Yx型密封圈