逯斌　王琦　朱永辉

（济南铁路局工务检测所，山东济南）

　　【摘　要】分析GTC-3型钢轨探伤车液压控制系统漏油原因，剖析O型密封圈密封失效原因并提出合理的应对措施。
　　【关键词】泄漏；密封；失效；材料
　　1　引言
　　济南局GTC-3型探伤车液压控制系统在2013年上半年频繁发生O型圈密封泄漏，且每次泄露的形式和原因并不完全相同，造成各个机械部件无法正常动作，极大的影响车辆在运行区间的行车安全。针对我局型探伤车液压系统多次泄露的现场处理情况，就O型圈密封失效泄露和具体原因及防范措施做以下分析介绍。
　　2　O型圈密封原理
　　O型橡胶圈密封圈简称O型圈，是一种截面形状为圆形的橡胶圈。O型密封圈是液压、气动系统中使用Z广泛的一种密封件。O型圈有良好的密封性能，既可用于静密封，也可用于动密封中；不仅可单独使用，而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的使用范围很广，如果材料选择得当，可以满足各种介质和各种运动条件的要求。主要构成材质分为：丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、聚四氟乙烯、天然橡胶等。
　　O型密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。常用的自封式压紧型液压密封件主要是O形密封圈，圆形密封圈具有结构简单、易于制造、成本低廉等优点，因此它是液压传动系统中广泛应用的动密封元件和静密封元件。其安装在密封槽内通常产生10-25%的径向压缩变形，并对密封表面产生较高地初始接触应力，从而阻止无压力液体的泄漏。
　　3　探伤车液压系统O型圈的失效类型
　　（1）在O型圈无损坏状态时发生的泄漏。O型圈本身没有发生任何损坏，但是仍旧有泄漏产生。根本原因是在选择O型圈时没有正确的选择尺寸导致压缩量过大或过小。压缩量过大，容易使密封圈出现裂纹、密封圈的运动阻力也会大，这样就影响了密封圈的正常运动。压缩量过小，没有产生足够的压力导致泄漏。
　　（2）O型圈表面损伤导致泄漏。当安装密封圈沟槽表面粗糙，工作环境中有杂质灰尘，导致密封圈摩擦时表面损伤。或者是安装、运输中导致密封圈表面划伤，都会加速密封圈的磨损，导致泄漏。
　　（3）O型圈扭曲产生泄漏。O型圈沿周向发生扭转产生泄漏也是O型圈泄漏的常见形式。O型圈在沟槽内受到密封介质的压力而发生滚动，由于密封间隙不均匀，密封圈本身材料不均匀或者是密封零件的同轴度偏大的情况中，密封圈的密封高度不等，由此密封圈各部分受压缩不等，所受摩擦力不等而造成密封圈发生扭曲。
　　（4）O型圈材质老化导致泄漏。O型圈橡胶材料是属于弹性材料。由于种种原因，如储存不当原因，工况原因。使O型圈弹性降低，产生形变后不能恢复成原来的形状，老化变形使的密封圈丧失密封能力导致泄漏。
　　3　探伤车液压系统O型圈泄露原因分析
　　探伤车液压系统工作液力Z高1.5Mpa工作温度范围在80℃-120℃，客观原因要求O型密封圈必须具有较高的密封性能和温度适应性，通过对几次泄露故障的调查分析有以下主要原因造成泄露：
　　（1）O型圈密封结构、型式不合理。O型圈Z大压缩率不宜超过30%，装配时如果压缩率超过30%，那么它的永久变形就会超过设计密封压力的极限，从而造成泄漏，这是因为O型圈橡胶材质在压缩状态下产生应力松弛现象，导致丧失弹性复原能力。因此在设计O型圈沟槽时应避免压缩率过大。
　　（2）材质选择不正确，O型圈材料与工作介质不匹配。选用的O型圈橡胶材质达不到使用温度要求。使用温度过高，O型圈压缩永久变形越大，当永久变形超过40%以上后，就非常容易发生泄漏。因此在选用O型圈的时候应该根据探伤车液压系统的工作温度在80-120摄氏度的特点，选配耐高温的橡胶材料做成的O型密封圈。
　　（3）沟槽加工精度、表面粗糙度不符合要求。由于密封沟槽存在着同轴度偏差，密封高度不相等以及O形密封圈截面直径不均匀等现象，可能使得O形密封圈的一部分压缩过大，另一部分过小或不受压缩。当沟槽存在偏心即同轴偏差大于O形密封圈的压缩量时，密封会完全失效。提高密封沟槽的加工精密度以及减小偏心是保证O形圈具有可靠的密封性和寿命的重要因素。
　　（4）受橡胶焦耳效应影响。焦耳效应是橡胶材料处于拉伸状态的橡胶遇热产生收缩的现象，在安装O型圈时为了使它在密封沟槽内不产生窜动，在用作往复运动密封时不产生扭曲现象，一般使它处于某种程度的拉伸状态。但如果将这种安装方法用于旋转运动，就会产生不良的结果。焦耳热效应使高速的旋转轴O形圈的接触处产生磨擦热，生成的热量使这些接触部位的温度不升，橡胶材料受热严重变形，压缩量与伸长量发生变化的现象。发热还加速密封材料老化，降低了O形圈的使用寿命；破坏密封油膜，由此引起断油现象，加速密封的磨损。
　　4　如何有效预防探伤车液压系统O型圈泄露故障
　　（1）根据工作介质和工作环境合理选择匹配的O型圈。
　　（2）安装前要首先检查进行外观检查，周边无飞边、毛刺、杂质、划痕，断面直径要均匀。内径是否去除毛刺表面有无污染。要用锉修平锐利毛刺或倒角，擦拭干净表面油污。
　　（3）安装前要预先适当涂抹液压油或润滑脂。要保证弹性体的介质相容性，一般用所密封的液体来润滑。不得使用含固体添加剂的润滑脂，如二硫化钼、硫化锌等。
　　（4）安装时要考虑O型圈的硬度，防止被挤入密封间隙中，根据密封间隙和工作压力选择适当的硬度，橡胶硬度应随压力高低和间隙大小而变化，压力高、间隙大硬度稍大，反之亦然。
　　（5）安装时要使用无锐边的工具，保证O形圈不扭曲，不过量拉伸。尽量使用辅助工具安装，并保证正确定位，对于用密封条粘接成的O形圈不得在连接处拉伸要防止碰伤。
　　（6）在往复运动式密封装置的外伸轴端处必须使用防尘。
　　5　总结
　　橡胶O密封圈广泛应用于探伤车液压系统。密封件一旦失效，轻则使设备不能正常使用、无法正常进行探伤检，重则将会造成行车的事故。然而预防密封件的失效常常有是一个复杂的工作。技术人员不仅需要丰富的经验和过硬的技术水平，还要有认真仔细的工作态度、坚忍不拔的毅力和一定的推断能力。液压密封对于探伤车来说是刚涉及到的一个重要领域，个别观点可能与专业人士存在差异，分析问题不够透彻，希望通过本文能对其他车型的密封圈出现的问题作为参考和借鉴。
　　参考文献：
　　[1]闻邦椿.机械设计手册（第5版）第三卷[M].机械工业出版社，2010.
　　[2]李耀闻，宋一平等.液压气动用O型橡胶密封圈沟槽尺寸GB/T34523-2005.中国机械工业联合会，2005.

来源：《华东科技：学术版》2015年第1期