摘 要：液压支架是煤矿机械化综合采煤的核心装备，而密封技术是液压支架的关键技术，密封技术的好坏将直接影响液压支架的工作质量和寿命。近几年，随着煤矿产量的不断提高，液压支架可靠性要求越来越高，立柱和千斤顶所用的密封件的质量要求也越来越高，现在，大部分的高档液压支架都采用了进口密封件。介绍了液压密封原理和密封材料性能要求以及几种常见的进口材质密封，实例分析进口材质密封失效原因，并提出了具体的解决办法。

　　关键词： 液压支架; 密封技术; 进口材质密封; 密封失效

　　1 密封材料性能要求

　　(1)耐介质性 因为材料在介质中的溶胀程度是密封性能好坏的关键因素，所以在选择液压密封件材料时，第一要考虑的因素是所选择的材料能否很好地与密封介质相容;

　　(2)抗拉强度 因为一般密封材料的抗拉强度会伴随着温度的升高而成下降趋势，所以选择材料时，必须考虑其实际最高使用温度及高温情况下的机械强度。抗拉强度过低，会产生一定量的应力松弛甚至永久变形，造成密封失效。 抗拉强度过高，对材料的性能要求过于苛刻。所以，实际选择材料时，应该综合考虑材料的抗拉强度;

　　(3)耐磨性能 材料的耐磨特性是动密封的重要性能指标之一。耐磨性好，则使用寿命长。材料耐磨性能与材料的硬度有着密切的联系，材料硬度越高耐磨性越好，使用寿命越长;

　　(4)永久变形 因为液压密封件密封能力的提供主要是依靠其在密封沟槽内自身产生可恢复的压缩变形而获得的。所以，所选的密封材料的永久性变形要小，弹性要强，回弹力要高。另外，材料的永久变形还与温度变化有一定关系，温度过高或过低都会增加永久变形;

　　(5)弹性 所谓挤压型密封就是指依靠密封材料受压后自身产生的回弹力而得到密封 能力的一种密封方式。因为唇形密封可能存在一定量的偏心，所以需要依靠材料的弹性来补偿密封的接触应力不足等问题。所以，材料的弹性对于密封效果的好坏至关重要;

　　(6)硬度 硬度是密封材料的 重要指标，主要根据密封面的粗糙度来确定。 当密封面比较粗糙时，密封件的硬度要低，这样才能保证密封效果好。密封压力比较高的部位，则要求适当提高密封件的硬度，这样可以防密封件过度变形，防止发生密封件被挤出的现象。此外，材料硬度有随使用温度升高而下降的特点，并且硬度高，材料的耐磨性能也强;

　　(7)耐温性能 密封件的工作温度取决于密封介质的温度及密封件本身在运动过程中的温升。温度直接影响密封性能。过高的温度往往会加速密封材料的老化，降低材料的弹性、硬度等性能，发生材料硬化;温度过低也会导致材料加速硬化，失去弹性性能，降低了材料的密封效果。综上所述，应采用有一定使用温度范围的材料。

　　2 常见进口材质密封

　　传统密封材料主要有丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、天然橡胶、聚氨酯橡胶等，这些橡胶材料虽然能够满足密封性能要求，但它们的耐磨性较差，与金属件的摩擦系数较大，强度低，耐油、耐水性较差，耐温性能也较差，长时间使用密封可靠性较低。

　　近年来，随着密封材料的发展，国外出现了一些改良型的密封材料，它们的强度更高、耐磨性能更好、摩擦系数低、耐温性能也较好，相对密封的可靠性也更高。

　　(1)进口通用聚醚聚氨酯(红色)具有独特的聚合物配方，解决了传统聚氨酯在55 ℃热水中发生水解的问题，具有压缩变形小、耐磨损、贮存时间长等优良特性。摩擦系数仅为传统的丁腈橡胶(NBR)材料的 20%。

　　(2)进口自润滑聚醚聚氨酯(棕色)采用特殊配方，综合物理性能优异，具有良好的自润滑性能，摩擦系数仅为传统NBR 材料的15%，耐磨性能好。

　　(3)进口抗水解聚醚聚氨酯(绿色)具有良好的综合物理机械性能和耐磨性能，且抗撕裂、抗压、耐油性能也很好。

　　(4)进口丁腈橡胶与石油基液压油相容性较好，具有较稳定的物理性能和较好的耐磨性。

　　(5)进口氟橡胶在液压介质、化学品和有机复合物中有很强的稳定性，适用于高温、高压、腐蚀、臭氧环境中。

　　3 进口材质密封失效实例

　　(1)实例 1

　　2011 年 12 月 ， 郑煤集团米村煤矿新进一批ZFZ6000/19/28 型液压支架，支架所有油缸均是采用进口抗水解聚醚聚氨酯材质密封，支架在厂内实验一切正常，没有任何渗漏现象。支架下井在工作面开始安装，安装过程中也没有出现漏液现象。安装完毕，工作面验收合格后开始正式生产，刚开始生产就出现部分立柱漏液。漏液现象为立柱先升柱后，马上降柱，这时会从立柱防尘圈处渗出一股乳化液，再次升柱停止渗漏，再降柱，又会有部分乳化液从防尘圈处渗出。渗出量不多，每次总在降柱时渗漏，升柱时不渗。

　　(2)实例 2

　　2012 年7 月，郑煤集团裴沟矿大修一批ZFZ3600/19/28 型液压支架，在大修过程中，将原来的普通橡胶密封全部更换为进口材质密封，材料同样也是抗水解聚醚聚氨酯。支架大修后在厂内实验一切正常，没有渗漏现象。开始生产后，陆续出现部分立柱和千斤顶漏液。漏液现象也是从防尘圈处渗漏，渗漏量较大。

　　4 密封失效分析

　　(1)安装工艺不当，造成密封撕裂进口材质密封一般是由变性聚氨酯材料制造，它的弹性较天然橡胶密封材料要小，安装时如果不采取特殊工艺措施，很容易造成密封撕裂。在上述的失效实例 1 中，拆开漏液的立柱后可以发现：缸口处的蕾形密封圈唇口都有较小的撕裂痕迹。这是因为，这种密封的唇口有一个朝向高压侧的尖锐突起，而正是这个突起部位起关键的密封作用。在安装过程中如果不小心，很容易将这个尖锐的突起部分划伤，而这个小小的划伤，在工厂内试压时很难发现，在井下生产过程中，由于上、下腔反复交替加压，在快速反向加压时，会有一小股乳化液渗出，上述实例1 就是这种现象。

　　解决这个问题的方法：①安装前必须把装配件表面擦净，涂润滑油，装配的端部不能有任何尖锐突出;②环境温度较低时，应将密封件在 60 ℃左右的温水中加热，增加密封件的弹性，这样安装过程中就不易造成密封件的撕裂。

　　(2)加工尺寸精度不够，造成密封失效进口材质密封件的强度较高，耐磨性 好，但弹性变形量较小，对尺寸变化的补偿能力较弱，如果密封结合件的配合间隙变化较大，进口材质的密封就不能有效地补偿，造成密封失效。对于新加工的立柱、千斤顶，可能不存在这个问题，但对于大修的一些旧立柱、千斤顶，特别是原立柱、千斤顶是采用传统橡胶密封，大修时升级改用进口材质密封的，很多会出现这个问题，上述的实例 2，就是这种情况。

　　解决方法：新设计的立柱、千斤顶密封沟槽及缸筒、活柱体时，尺寸精度等级必须比原来使用橡胶密封件时高出 1~2 级。比如，活柱体电镀外表面的尺寸精度，原来是 f9 的尺寸公差，采用进口材质密封时，该尺寸公差应提高到f8 或f7。而对于一些大修升级密封的，如实例 2 的情形，必须增加电镀层厚度，减小配合间隙，只有这样，才能保证密封的可靠性。

　　(3)加工表面质量精度不高，造成密封失效同样是因为进口材质密封的弹性变形量较小，材质相对橡胶密封较硬，因此对滑动密封结合面的粗糙度也有较高的要求。如果滑动表面较粗糙，时间久了，很容易造成密封唇口磨损，失去密封性能。上述实例 2 中，也有这方面的原因。

　　解决办法：使用进口材质密封件时 ，缸 筒和活柱体表面的粗糙度一般应达到 Ra≤0.2 μm，密封沟槽的表面粗糙度一般就达到 Ra≤0.2 μm，密封沟槽的表面粗糙度一般就达到 Ra≤0.4 μm，这样的表面加工精度能够保证进口材质密封件的耐久使用。

　　(4)污染造成密封失效

　　液压系统对污染是极其敏感的，密封件失效在很多情况下是由污染引起的。井下的煤粉颗粒，虽然微小，但对密封的磨损却相当严重。密封失效后的油缸拆开后，可以发现内部有大量的煤粉污染物，可以肯定，污染是造成密封失效的一个主要原因。上述实例 2 的立柱，拆开后，缸体内有大量的煤水混合物，在密封的表面和密封间隙里也存有很多煤粉颗粒，这些污染物已经使密封完全失效了。

　　解决这个问题的方法是：立柱和千斤顶的组装环境必须清洁，密封件和组装件安装前都应清洗干净，试压的系统必须清洁，不能将污染带入到油缸内部。 在井下使用过程中，如果需要拆换油缸，一定要保证进、回液口密封，不能混入煤粉等污染物。如果不注意污染源的控制，再好的密封也一样会失效。

　　参考文献：

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　　[3]董洪波，钱志博，陈建宁，等.阀座组件的密封特性分析和实验研究[J]. 润滑与密封，2005(6)：30-32.

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