液压缸密封技术及其应用 第2版

本书内容包括液压缸密封技术基础、液压缸密封件及其沟槽、液压缸密封系统设计与制造、液压缸的泄漏及防治、液压缸密封技术工程应用设计实例和液压缸密封技术现场应用实例。
本书在前一版《液压缸密封技术及其应用》的基础上，增加了近几年来作者在理论、科学、技术和实践经验总结方面新的成果，同时采用了现行标准，书中内容全面、准确、实用、新颖，力求及时展现国内外新技术水平，并就未来技术发展提出较为清晰的展望。
本书可供液压机（械）、液压系统及液压缸工程设计人员、加工制造人员、试验验收人员、现场维修维护人员、产品营销人员使用，也可供高等院校相关专业教师、学生参考。

唐颖达，高级工程师，1984年毕业于沈阳工业大学流体传动及控制专业后留校工作，1988年调转到辽宁东港工作，任丹东华鑫机械总厂厂长。其后在安徽马鞍山某液压公司任总工程师、中国航天科工集团沈阳某流体控制系统有限公司任副总工程师，现今在苏州美福瑞新材料科技有限公司任总工程师。现为全国液压气动标准化技术委员会顾问委员会委员。

主持设计制造过20余台各类液压机和200多台套液压系统及液压泵站。主持设计制造过7台液压试验台，主持设计制造过100余种各类液压元件，其中汽车制动系统用感载比例阀为国内首先研制成功并制定了企标；主持设计制造过几千台各类液压缸；出版《液压缸手册》《液压缸密封技术及其应用 第1版》《液压缸设计与制造》《液压回路分析与设计》《电液伺服阀/液压缸及其系统》《液压机液压传动与控制系统设计手册》等。

参与修订或制定了GB/T 786.1—2021《流体传动系统及元件 图形符号和回路图 第1部分：图形符号》、GB/T 15242.3—2021《液压缸活塞和活塞杆动密封装置尺寸系列 第3部分：同轴密封件沟槽尺寸系列和公差》、GB/T 15242.4—2021《液压缸活塞和活塞杆动密封装置尺寸系列 第4部分：支承环安装沟槽尺寸系列和公差》、GB/T 3452.5—2022《液压气动用O形橡胶密封圈 第5部分：弹性体材料规范》等多项国家、行业标准。

1.标准全、新、准
全面系统地引用了现行的液压缸密封与设计制造相关的标准
2.内容实用、可靠
全面系统地介绍了液压缸密封技术基础、液压缸密封件及其沟槽、液压缸密封系统设计与制造、液压缸的泄漏及防治、液压缸密封技术工程应用设计实例和液压缸密封技术现场应用实例
3.坚持创新、展望未来
展现国内外液压缸密封前沿技术水平，并为未来技术发展提出较为清晰的展望

第2版前言
《液压缸密封技术及其应用》（以下简称第1版）已经出版发行六年多了，感谢广大读者的厚爱，在此期间还进行了重印。
六年多来，一些与液压缸密封技术相关的标准已经升级迭代或首次发布，这也要求对第1版及时修订，以适应液压缸密封技术的发展与进步。近几年，作者也参加了若干项国家、行业标准的制定、修订工作，对一些标准的解读或更为全面、准确、深入，愿意就此与读者分享，并为共同推动我国液压缸及其密封的标准化做一点工作。
六年多来，作者就液压缸密封技术及其应用到过国内多家单位进行了技术交流，从中丰富了学识、提高了水平；作为工程技术人员，被聘为若干家密封件制造商、经销商的技术顾问，或者应邀为一些公司解决液压缸密封技术问题，所遇到的一些疑难问题有的很典型，或可作为新的“液压缸密封技术现场应用实例”；也当面征求过多位读者对第1版的意见，并一直收集网上的相关评价，这些都为本次修订做了必要的准备。
作者参加了GB/T 17446—××××《流体传动系统及元件词汇》/ISO 5598：2020，MOD国家标准的修订工作，并且一直认为液压缸密封技术及其应用相关的名词、术语、词汇和定义很重要，它们是液压（缸）密封技术的基础之一，但考虑一些读者的阅读习惯或感受，以及技术专著的内容编排要求，本书将其放到了附录中。同样，也将液压缸密封技术及其应用相关标准目录调整到了附录中。
为了读者更加方便地使用本书，除收录了现行标准GB/T 6577—2021《液压缸活塞用带支承环密封沟槽型式、尺寸和公差》和作者作为主要起草人之一的三项国家标准——GB/T 152423—2021《液压缸活塞和活塞杆动密封装置尺寸系列第3部分：同轴密封件安装沟槽尺寸系列和公差》、GB/T 152424—2021《液压缸活塞和活塞杆动密封装置尺寸系列：第4部分：支承环安装沟槽尺寸系列和公差》和GB/T 34525—2022《液压气动用O形橡胶密封圈第5部分：弹性体材料规范》，还收录了第1版没有收录的GB/T 34523—2005《液压气动用O形橡胶密封圈沟槽尺寸》（摘录），并对其进行了勘误。
本书一些细微之处的修订都来源于作者认识水平的提高或实践经验的总结，或有利于读者更加精准地把握液压缸密封技术，如在O形圈“沟槽和配合偶件表面的表面粗糙度”表下增加两条注：对于静密封而言，“应保证密封面的表面粗糙度，环形刀痕的表面粗糙度Ra≤32（16）μm。O形槽内和槽底不得有径向且宽度大于013mm的垂直壁、射线或螺旋形划痕。”说明“因刀具这一因素产生的表面粗糙度值Rmax（Rz）与刀具进给量f和刀具圆弧半径rε密切相关，但实际加工所获得的表面粗糙度值要比按此公式计算所得值大，而且‘在进给量小、切屑薄及金属塑性较大的情况下，这个差别就越大。’”再如将第352节“O形密封圈装配的技术要求”中“拉伸状态下安装的O形圈……”修改为“拉伸或压缩状态下安装的O形圈……”等。
“如果缺乏对影响往复密封安装和运行的关键变量的控制，往复密封的试验结果将具有不可预测性。”同样情况下，液压缸密封的可靠性或耐久性也是不可预测的。实践经验不断地告诫我们，如工作介质的粘度、润滑性、与密封材料的相容性，尤其是油液固体颗粒污染等级等都必须控制在一定范围内［如在GB/T 15622《液压缸试验方法》（讨论稿）/ISO 10100：2020，MOD中规定，对于那些“带有伺服阀或对污染敏感的密封件的缸，流体的清洁度应为16/13或16/13/10”］，否则要设计制造出高品质的液压缸密封系统就是妄想。本书增加了液压缸工作介质方面的内容。
GB/T 36520《液压传动聚氨酯密封件尺寸系列》（分为4部分）系列标准的发布、实施，进一步凸显了聚氨酯密封圈在液压缸密封中的重要地位，也实现了U形密封圈从只有概念到可有标准实物的进步，缸口Y形聚氨酯密封圈（代号为Y）和缸口聚氨酯蕾形密封圈（代号为WL）为液压缸导向套上的静密封提供除O形橡胶密封圈的另外选择。在GB/T 34525—2022中也增加了聚酯型聚氨酯（AU）橡胶材料和聚醚型聚氨酯（EU）橡胶材料两种弹性体材料，用于制造液压气动O形橡胶密封圈。
在现今社会经济的发展中，标准化工作的重要性得到了各行业的广泛认可，参与制定国家标准、行业标准成为掌握行业主导权、话语权的象征，标准化已成为企业的核心竞争力，作者还参与了一些液压缸及其缸零件的标准化工作。行业标准JB/T 10205《液压缸》（分为3部分）不但包括了液压缸的“通用技术条件”，还包括了“缸筒技术条件”和“活塞杆技术条件”，但没有包括其他缸零件如“活塞”“导向套”等。在企业标准层面上对“活塞”进行标准化，争取使原创性的高质量企业标准升级为行业标准也是一个努力方向。
作者为某公司起草的《液压缸密封系统用TPU同轴密封件尺寸系列和公差》《液压缸密封系统孔用阶梯形同轴密封件尺寸系列和公差》企业标准也被收录在本书中。由热塑性聚氨酯（TPU）材料制成的滑环与橡胶圈组合在一起并全部由滑环作为摩擦密封面的这种组合密封件，在某些工况下具有比密封滑环材料为填充聚四氟乙烯的同轴密封件更好的密封性能；孔用阶梯形同轴密封件是一种单作用密封件，也可作为活塞缓冲密封件。采用以上两种同轴密封件，可能设计出新的液压缸密封系统。
使用GB/T 34524—2020《液压气动用O形橡胶密封圈第4部分：抗挤压环（挡环）》中规定的挡环，可以提高液压系统的最高工作压力和/或液压元件的额定压力，用聚氨酯材料制造的矩形整体型挡环更加方便安装，抗挤出性能也优于聚四氟乙烯挡环，某公司的试验数据支持这样的结论。这些研究成果也收录在本书中。
为了获得往复密封性能的对比数据，为密封件的设计和选用提供依据，评定液压往复运动密封件性能的试验方法是近几年作者重点研究的内容之一，一些阶段性成果也收录在本书中，或能为提高我国液压缸密封系统的可靠性（耐压性、耐久性）做一点工作。
参照相关标准，本书中还增加了“金属承压壳体（液压缸）的疲劳压力试验方法”“液压元件（液压缸）可靠性评估方法”等内容。
液压缸密封是液压密封中技术要求比较苛刻的，活塞杆、柱塞或套筒密封基本上可以代表液压往复运动密封。本应以处于“润滑摩擦”中的活塞杆、柱塞或套筒密封系统在耐久性试验后不能有液滴滴下（更为严苛的要求是“不足以成滴”）为产品合格，但在JB/T 10205—2010《液压缸》中对此却没有要求，况且现在很多液压缸产品也是无法达到的。
通过不断的学习、探索和实践，加之科学的总结，液压缸密封技术及其应用在大家的努力下一定能持续进步。本书力求及时展现国内外液压缸密封最新技术水平，并为未来技术发展提出较为清晰的展望。希望有一天，“中国液压密封”也能成为高品质、长寿命的同义词。
个人之力终归有限，书中不足之处一定存在，敬请广大读者批评指正。
值本书出版之际，由衷地感谢西北橡胶塑料研究设计院高静茹、广州机械科学研究院王勇、哈尔滨工业大学姜继海、燕山大学赵静一等专家和教授给予的指导与帮助，并再次由衷地感谢第1版策划和责任编辑崔滋恩先生！

编著者

第2版前言
第1版前言
第1章液压缸密封技术基础1
1.1液压缸密封技术概论1
1.1.1泄漏与密封1
1.1.2密封的分类2
1.1.3常用密封材料的分类与性能10
1.1.4液压缸工作介质与使用工况18
1.1.5液压缸常用密封件20
1.2液压缸密封基础理论及机理23
1.2.1液压缸密封基础理论23
1.2.2液压缸密封机理26
1.3液压缸密封相关标准摘要31
1.3.1密封材料标准摘要31
1.3.2密封件标准摘要33
1.3.3沟槽标准摘要39
1.3.4液压（油）缸产品及试验标准摘要41
1.4液压缸密封技术的现状与展望49
1.4.1液压缸密封技术的现状49
1.4.2液压缸密封技术的展望72
第2章液压缸密封件及其沟槽76
2.1液压缸密封件质量的一般要求76
2.1.1液压缸橡胶密封材料的一般要求76
2.1.2液压缸密封件外观质量的一般要求76
2.1.3液压缸密封件的尺寸和公差及其测量77
2.1.4液压缸密封件其他性能的一般要求78
2.1.5橡胶密封材料及橡胶密封件的贮存84
2.2O形橡胶密封圈及其沟槽86
2.2.1O形圈的特点及其作用86
2.2.2O形圈的密封机理87
2.2.3O形圈的密封设计89
2.2.4O形圈沟槽的设计方法92
2.2.5O形圈沟槽尺寸和公差93
2.2.6O形圈的选用与安装104
2.3Y形橡胶密封圈及其沟槽106
2.3.1Y形圈的密封机理、分类及其特点106
2.3.2Y形圈的密封设计108
2.3.3聚氨酯单体Y×D和Y×d密封圈113
2.3.4缸口Y形圈及其沟槽116
2.4Yx形橡胶密封圈及其沟槽119
2.4.1Yx形圈及其特点119
2.4.2Yx形圈的密封设计121
2.5V形橡胶密封圈及其沟槽126
2.5.1V形圈的密封机理126
2.5.2V形圈的使用和特点127
2.5.3V形圈的设计和选用原则127
2.6U形橡胶密封圈及其沟槽131
2.6.1U形圈的特点及其作用131
2.6.2U形圈的密封机理133
2.6.3U形圈产品及其沟槽134
2.7蕾形橡胶密封圈及其沟槽149
2.7.1蕾形圈的特点及其作用149
2.7.2蕾形圈的密封机理150
2.7.3蕾形圈产品及其沟槽151
2.7.4缸口蕾形圈及其沟槽153
2.8鼓形、组合鼓形橡胶密封圈和山形橡胶密封圈及其沟槽155
2.8.1鼓形、组合鼓形圈和山形圈的特点及其作用155
2.8.2鼓形、组合鼓形圈和山形圈产品及其沟槽156
2.9同轴密封件及其沟槽166
2.9.1同轴密封件的特点及其作用166
2.9.2同轴密封件的密封机理169
2.9.3同轴密封件产品及其沟槽169
2.10几种非典型密封件及其沟槽193
2.10.1带挡圈的活塞杆组合密封圈（缓冲环）193
2.10.2带挡环的活塞单向密封圈及其沟槽194
2.10.3带挡圈的同轴密封件196
2.10.4低泄漏同轴密封件196
2.11防尘密封圈及其沟槽198
2.11.1标准橡胶防尘密封圈及其沟槽198
2.11.2其他防尘密封圈及其沟槽207
2.12支承环及其沟槽209
2.12.1支承环的名称和作用209
2.12.2标准支承环及其沟槽210
2.12.3支承环（导向带）及其沟槽选择与设计235
2.13挡环（圈）及其沟槽239
2.13.1O形圈用抗挤压环（挡环）及其沟槽239
2.13.2U形圈用挡圈及其沟槽244
2.14密封垫圈及其沟槽246
2.14.1密封垫圈246
2.14.2密封垫圈沟槽248
2.15耐高温、低温、高压密封圈249
2.15.1密封材料的最高、最低工作温度250
2.15.2密封圈的最高、最低工作温度250
2.15.3密封圈的最高工作压力251
2.15.4耐高温、低温、高压密封圈产品252
2.16旋转轴唇形密封圈及其腔体255
2.16.1旋转轴唇形密封圈相关标准255
2.16.2旋转轴唇形密封圈的密封机理256
2.16.3旋转轴唇形密封圈的腔体257
2.16.4旋转轴唇形密封圈的应用260
2.17液压设备中其他旋转密封261
2.17.1旋转密封件产品概述262
2.17.2旋转轴密封件的应用及特点262
2.17.3旋转轴密封的沟槽设计263
2.18评定液压往复运动密封件性能的试验方法265
第3章液压缸密封系统设计与制造273
3.1液压缸密封技术要求273
3.1.1液压缸密封的一般技术要求274
3.1.2液压缸密封的特殊技术要求291
3.1.3液压缸密封工况的初步确定293
3.2液压缸密封系统设计297
3.2.1液压缸密封系统的定义297
3.2.2液压缸密封系统工程应用设计298
3.2.3液压缸密封系统工程应用设计中的几个具体问题311
3.2.4液压缸密封系统设计禁忌315
3.3液压缸密封沟槽的设计320
3.3.1矩形密封沟槽的尺寸和公差320
3.3.2矩形密封沟槽的几何公差325
3.3.3矩形密封沟槽的表面粗糙度326
3.4液压缸密封沟槽的机械加工工艺329
3.4.1活塞密封沟槽的加工330
3.4.2导向套密封沟槽的加工331
3.5液压缸密封件装配工艺333
3.5.1密封件装配的一般技术要求333
3.5.2O形密封圈装配的技术要求334
3.5.3唇形密封圈装配的技术要求334
3.5.4同轴密封件装配的技术要求335
3.5.5支承环装配的技术要求335
3.6液压缸密封性能试验336
3.6.1液压缸密封性能试验项目、条件与试验装置336
3.6.2液压缸密封性能试验方法与检验规则341
3.6.3液压缸密封性能试验注意事项342
3.7金属承压壳体（液压缸）的疲劳压力试验方法343
第4章液压缸的泄漏及防治346
4.1液压缸密封失效的危害346
4.1.1液压缸外泄漏的危害346
4.1.2液压缸内泄漏的危害348
4.2液压缸失效模式与风险评价349
4.3液压缸密封失效的判据352
4.4液压元件（液压缸）可靠性评估方法352
4.5液压缸密封的在线监