特殊橡膠密封件-皮碗簡介
1)皮碗俗稱巴金(皮圈),同油封功能相同,也是一種唇形雙向密封件。主要用于唧筒、活塞等的往復(fù)運動密封方面,既可單獨一個使用,也能多個重疊一起組合而用。承受壓力大小不一,對于高壓皮碗除配制高硬度的橡膠之外,中間還常常夾有纖維布料,制成橡膠夾布制品。皮碗為接觸型自密封產(chǎn)品,其形狀分為V、U、Y、L、J等多種形態(tài),種類達上千種之多,廣泛用于液壓設(shè)備及制動系統(tǒng),特別是在汽車、工程建設(shè)機械等方面已成為最關(guān)鍵的安全部件。
2)目前,對皮碗要求的使用溫度為-45~+260℃,工作壓力為10~60MPa,最多可達1O0MPa。往復(fù)運動狀態(tài)下,速度0.5-2.5m/s,使用壽命達N4oo~500km以上。對于氣動皮碗由于大多在低壓狀態(tài)下往復(fù)運動,要求反應(yīng)要低速靈敏,尤其是在擺動運行下使用時,起動壓力往往會低到01MPa以下。有的儀表皮碗甚至在更低的氣壓下也要敏感自如,快速反應(yīng)。
3)皮碗要求具有耐熱性、耐寒性、耐久性、耐制動液壓以及耐沉淀性等等,條件比較苛刻。對于橡膠材料的選擇,通常在-7O~+8O℃的一般溫度下,主要使用天然橡膠(NR)制造。要求耐熱、耐磨、耐翻轉(zhuǎn)、耐液壓油和工作溫度為-6O~+1O0℃工作條件時,用丁苯橡膠(SBR):溫度在-6O~+130℃的范圍內(nèi)的,更多使用乙丙橡膠(EPDM)?,F(xiàn)在,EPDM已成為高性能皮碗的主導材料。對于要求剛性大的,更為理想的是聚氯酯橡膠(PUR)。當前,提高皮碗的耐磨性仍是有待提高的重要課題。
4)皮碗的基本形式分為皿型和杯型兩大類。以前主要以皿型為主,現(xiàn)在大多已轉(zhuǎn)為性能穩(wěn)定性好的杯型。對于密封部分的唇口部位,過去多為切割型,而現(xiàn)今已大部改為可以減輕行動阻力、尺寸穩(wěn)定和密封性更好的櫝制型唇口。長期以來,對皮碗密封的可靠勝一直是以侵入液壓油中,經(jīng)過長時間實際運行使用而最后加以確認。這種方法的缺點是,一方面需要很長時間的考察;另一方面,如果出現(xiàn)泄漏情況也不易分辨出是結(jié)構(gòu)形狀抑或橡膠材料,哪種原因所造成。近年來,普遍開始采用有限元分析法確定皮碗的最佳結(jié)構(gòu)形狀,使設(shè)計走上現(xiàn)代化和科學化的道路。
5)皮碗的制造方法,目前主要采用液壓成型和遞壓成型的方式,并且逐步向遞壓成型轉(zhuǎn)換。但對于夾布型的皮碗仍然保持著手工裝料的平板式熱壓成型法,因此,橡膠毛坯的尺寸形狀、材料重量和裝模方法等,對皮碗的質(zhì)量均有著重要的影響。由于皮碗的硬度很高,通常大多都在8O度以上,所以橡膠膠料的配制也有所不同。配方含膠率也相對較低,一般最多不超過30%~40%,同時盡量不加或少加操作油等軟化劑,以防在工作時為液壓油抽出而使皮碗重量體積發(fā)生變化,影響密封性能和效果。然而,這樣的硬膠料在制造中十分難練,不易混均,通常要采取多段溫煉的形式方能保證膠料質(zhì)量的均勻一致。
6)另外, 由于橡膠的硬度非常高, 因此,在裝膠時還要嚴格控制毛坯的形狀和保證重量的準確性。同時,為了獲得具有皮碗生命的唇口部的精密形狀和尺寸,必須要設(shè)法保持模腔內(nèi)壓力的穩(wěn)定性,在整個硫化過程中不會使橡膠引起過多的流動。這一點,對于精密的皮碗來說, 是能否保證使用性能的極為重要的條件。