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橡胶密封件——皮碗

皮碗俗称巴金(皮圈),同油封功能相同,也是一种唇形双向密封件。主要用于唧筒、活塞等的往复运动密封方面,既可单独一个使用,也能多个重叠一起组合而用。承受压力大小不一,对于高压皮碗除配制高硬度的橡胶之外,中间还常常夹有纤维布料,制成橡胶夹布制品。皮碗为接触型自密封产品,其形状分为V、U、Y、L、J等多种形态,种类达上千种之多,广泛用于液压设备及制动系统,特别是在汽车、工程建设机械等方面已成为最关键的安全部件。
目前,对皮碗要求的使用温度为-45~+260℃,工作压力为10~60MPa,最多可达1O0MPa。往复运动状态下,速度0.5-2.5m/s,使用寿命达N4oo~500km以上。对于气动皮碗由于大多在低压状态下往复运动,要求反应要低速灵敏,尤其是在摆动运行下使用时,起动压力往往会低到01MPa以下。有的仪表皮碗甚至在更低的气压下也要敏感自如,快速反应。
皮碗要求具有耐热性、耐寒性、耐久性、耐制动液压以及耐沉淀性等等,条件比较苛刻。对于橡胶材料的选择,通常在-7O~+8O℃的一般温度下,主要使用天然橡胶(NR)制造。要求耐热、耐磨、耐翻转、耐液压油和工作温度为-6O~+1O0℃工作条件时,用丁苯橡胶(SBR):温度在-6O~+130℃的范围内的,更多使用乙丙橡胶(EPDM)。现在,EPDM已成为高性能皮碗的主导材料。对于要求刚性大的,更为理想的是聚氯酯橡胶(PUR)。当前,提高皮碗的耐磨性仍是有待提高的重要课题。
皮碗的基本形式分为皿型和杯型两大类。以前主要以皿型为主,现在大多已转为性能稳定性好的杯型。对于密封部分的唇口部位,过去多为切割型,而现今已大部改为可以减轻行动阻力、尺寸稳定和密封性更好的椟制型唇口。长期以来,对皮碗密封的可靠胜一直是以侵入液压油中,经过长时间实际运行使用而最后加以确认。这种方法的缺点是,一方面需要很长时间的考察;另一方面,如果出现泄漏情况也不易分辨出是结构形状抑或橡胶材料,哪种原因所造成。近年来,普遍开始采用有限元分析法确定皮碗的最佳结构形状,使设计走上现代化和科学化的道路。
皮碗的制造方法,目前主要采用液压成型和递压成型的方式,并且逐步向递压成型转换。但对于夹布型的皮碗仍然保持着手工装料的平板式热压成型法,因此,橡胶毛坯的尺寸形状、材料重量和装模方法等,对皮碗的质量均有着重要的影响。由于皮碗的硬度很高,通常大多都在8O度以上,所以橡胶胶料的配制也有所不同。配方含胶率也相对较低,一般最多不超过30%~40%,同时尽量不加或少加操作油等软化剂,以防在工作时为液压油抽出而使皮碗重量体积发生变化,影响密封性能和效果。然而,这样的硬胶料在制造中十分难练,不易混均,通常要采取多段温炼的形式方能保证胶料质量的均匀一致。
另外, 由于橡胶的硬度非常高, 因此,在装胶时还要严格控制毛坯的形状和保证重量的准确性。同时,为了获得具有皮碗生命的唇口部的精密形状和尺寸,必须要设法保持模腔内压力的稳定性,在整个硫化过程中不会使橡胶引起过多的流动。这一点,对于精密的皮碗来说, 是能否保证使用性能的极为重要的条件。

 

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