Y形密封圈，簡稱Y形圈（y形圈）的截面呈Y形圈密封件，是一種典型的唇形密封圈。

一、密封原理

    Y形密封圈依靠其張開的唇邊貼于密封副偶合面。無內(nèi)壓時，僅僅因唇尖的變形而產(chǎn)生很小的接觸壓力。在密封的情況下，與密封介質(zhì)接觸的每一點上均有與介質(zhì)壓力相等的法向壓力，所以唇形圈底部將受到軸向壓縮，唇部受到周向壓縮，與密封面接觸變寬，同時接觸應力增加。當內(nèi)壓再升高時，接觸壓力的分布形式和大小進一步改變，唇部與密封面配合更緊密，所以密封性更好，這就是Y形圈的“自封作用”。由于這種自封作用，一個Y形圈能有效的封住32MPa的高壓。

    壓力賦能型密封的有效密封壓力等于預壓力與流體壓力之和。Y形密封圈通過唇邊的作用將流體壓力有效作用于密封，其預壓力可以降到很小值，并且流體壓力越高，預壓力的效用越小，在高壓場合，預壓力的作用可以忽略不計。這時降低密封摩擦力是有利的，因為密封摩擦力與密封接觸壓力成正比。所以Y形密封圈在保證密封的同時，摩擦力小于擠壓型密封。

    Y形密封圈主要用于往復密封，由其工作原理可知，Y形圈安裝時，唇口要對著壓力高的一側(cè)，才能發(fā)揮作用，所以Y形密封圈只能單向起作用。

    當偶合件以工作速度作相對運動時，在密封唇與滑移面之間形成一層密封油膜，油膜的存在可改善密封圈的摩擦條件，減小磨損；油膜在氣動密封中起密封作用。在液壓元件的往復運動中，運動件伸出與縮進時油膜厚度是不同的，這一油膜厚度差積聚會造成泄漏。所以，Y形圈（y形圈）密封件正常工作時，也有極少量泄漏發(fā)生，當往復速度大時，泄漏量大。這是因為往復速度大時，往復次數(shù)變得很頻繁，同時油膜的流體動力作用使油膜厚度增加，形成了油膜的快速積聚作用。當工作油的粘度增大時，油膜厚度因此增加，往復速度所造成的泄漏量也增大。但是由于液壓油的粘度隨著溫度的升高而降低，所以液壓設(shè)備在低溫下啟動時，運動開始時的泄漏較大，隨著運動過程中因各種損失引起溫度升高，泄漏量會逐漸減少。

活塞在往復形成中的泄漏情況是不同的。當內(nèi)壓較低時，抽出行程中的泄漏量隨內(nèi)壓增大而增大；壓入行程中隨內(nèi)壓增大而減小。當內(nèi)壓足夠大時（約大于7.5MPa），泄漏不再隨內(nèi)壓而變化。 當Y形密封圈內(nèi)壓p1較低時，摩擦力隨內(nèi)壓增大而增大。當內(nèi)壓足夠大時，摩擦力不再有很大變化。如潤滑良好，甚至有下降趨勢。國外關(guān)于Y形圈（y形圈）密封件的起動摩擦試驗結(jié)果表明起動摩擦與停車時間關(guān)系不大，這是與O形圈密封件大的區(qū)別。這對于斷續(xù)運動的機械是極為有利的。同時在內(nèi)壓較低時，起動摩擦隨內(nèi)壓得增大而增大，當內(nèi)壓超過5MPa時，起動摩擦將與內(nèi)壓無關(guān)。所以對于高壓斷續(xù)的機械，不會有起動摩擦過大的問題。密封唇邊磨損后，因介質(zhì)壓力的作用，唇邊具有一定的自動補償能力。

二、Y形密封圈主要性能

    Y形密封圈是液壓氣動系統(tǒng)中往復運動密封裝置常用的密封件，其使用壽命和密封性能均高于O形密封圈。Y形圈（y形圈）唇部比單一的V形密封圈寬，因此密封性能更好，只需使用一個，所以摩擦力小于V形密封圈。Y形密封圈可以通過改變斷面結(jié)構(gòu)和尺寸來適應壓力和密封性能的要求。Y形密封圈適用工作壓力不大于40MPa；工作溫度-30~80℃；工作速度范圍；用丁腈橡膠制作時為0.01~0.6m/s，采用聚氨酯橡膠制作時則為0.05~0.1m/s。

    Y形密封圈常用的材料是聚氨酯橡膠，聚氨酯橡膠Y形密封圈的密封性能能好，使用壽命及使用不同擋圈時的工作壓力極限均較高。

    Y型密封圈特點可歸納如下：

    1）密封性能可靠。 

    2）摩擦阻力小，運動平穩(wěn)。

    3）耐壓性好，使用壓力范圍廣。

    4）結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。

    5）安裝方便。

    其主要缺點是只能單向起作用，活塞類的雙向密封需使用一對Y形密封圈，增加了軸向尺寸；普通Y形密封圈的斷面尺寸大于O形密封圈，所以安裝溝槽尺寸較大，為了便于安裝有時需使用分割式溝槽?，F(xiàn)在許多國家開發(fā)了小斷面尺寸Y形圈（y形圈）密封件，尺寸與安裝問題正在逐步改善。

三、Y形密封圈類型

1、普通Y形密封圈

    Y形密封圈按其截面高寬比例不同，可分為款型，窄型，（L1、L2）YX型、等高唇和不等高唇；按其用途可分為孔用、軸用和通用型。通用型Y形密封圈兩唇高度相等，唇邊再密封偶合件兩壁面上的壓應力相同。不等高唇Y(jié)形密封圈兩唇高度不同，不等高唇Y(jié)形密封圈又分孔用和軸用型，使用時長唇緊貼在密封溝槽底部，與非運動表面接觸，并且有較大的過盈量，因而摩擦阻力大，使密封圈的穩(wěn)定性得到提高；短唇與運動表面接觸，減小了唇部與工作表面的摩擦阻力，并有利于防止逆壓損壞。

    近年來開發(fā)使用的小Y形密封圈或稱YX形密封圈，是一種新型的密封結(jié)構(gòu)。這是一種不等唇邊的Y形密封圈，因此分孔用和軸用兩種。YX形密封圈的斷面高度是厚度的兩倍以上，所以不易在溝中翻轉(zhuǎn)，即使在工作壓力和滑動速度變化較大時，也不用加支承圈。此外，YX形密封圈的根部和短腳唇邊都有30°倒角，在高壓下不易擠入間隙。YX形密封圈適用于溫度為-20~80℃，壓力低于32MPa的礦物油中工作。當壓力高于32MPa時，為防止密封圈被擠入間隙，應在密封圈根部放個擋圈。擋圈材料可用聚四氟乙烯，尼龍1010等，硬度HS≥90。

2、Y形密封圈的改形和發(fā)展

    隨著液壓、氣動對密封越來越高的要求，Y形圈（y形圈）密封件的結(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)展，又出現(xiàn)了許多改形Y形圈（y形圈）密封件設(shè)計方案，特別是氣動技術(shù)的發(fā)展，小型氣缸廣泛應用于各種設(shè)備中，Y形密封圈也有小型化的趨勢。此外，氣動系統(tǒng)的發(fā)展對Y形密封圈提出了小型化的要求，為了減少零件數(shù)、方便安裝，提出了整體式溝槽要求。許多國家開發(fā)出了可裝于整體式溝槽的內(nèi)、外徑對稱的小截面Y形密封圈，Y形密封圈的截面尺寸也越來越小。

    1）帶有副唇的Y形密封圈

    帶有副唇的Y形密封圈的結(jié)構(gòu)在主密封唇的后側(cè)，設(shè)計了一個副唇，每次往復運動后，從主唇面泄漏的油膜，由副唇刮取，在主，副唇間殘留下微量液體（工作介質(zhì)或潤滑液）。隨著往復運動次數(shù)的增多，殘留液體將充滿主，副唇間，形成特殊的“圍困區(qū)”。當主唇處于工作狀態(tài)時，由于“圍困區(qū)”內(nèi)液體不可壓縮，其間壓力高于工作腔內(nèi)的壓力。此時，副唇與偶合面的接觸應力也遠遠大于主唇與偶合面的接觸應力。因此，當軸外伸時迫使“圍困區(qū)”內(nèi)的液體壓回工作腔，從而形成了可靠的密封狀態(tài)，提高了Y形密封圈的性能。“圍困區(qū)”內(nèi)的壓力越高，則副唇對偶合面接觸應力越大，密封性能也就越好。

    這種形式的密封圈常用于軸密封。因為軸用密封泄漏直接流至元件外部，對密封性要求很高。但如果密封性很高，普通Y形圈的密封唇將油膜完全刮掉，唇后部的潤滑狀態(tài)便會惡化，加劇磨損。帶有副唇的Y形密封圈在主、副唇間形成潤滑油槽，較好的解決了這個矛盾。

    2）鑲嵌擋圈的Y形圈（y形圈）密封件

    對于工作壓力超過25MPa的Y形密封圈，為保證其使用壽命，防止密封圈的根部被擠入間隙而被咬壞，可在Y形圈沿滑移面根部處鑲嵌擋圈，靠唇的大部分是橡膠，底部鑲嵌有剛性較高的塑料材料；如聚四氟乙烯、聚酰胺，起擋圈作用，同時有利于防止Y形圈扭轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)將Y形密封圈的密封功能和擋圈的防擠出功能復合在一個密封件上，簡化了密封裝置。這種復合Y形圈，耐壓范圍0~32MPa，而且摩擦阻力小，抗擊出性能良好。起擋圈作用的硬環(huán)截面形狀有平行、方形、角形、L形、U形等，有些結(jié)構(gòu)同時帶有密封棱邊。

    3）帶防塵圈的Y形密封圈

    在Y形密封圈后部增加了一個防塵唇，可以看成將Y形密封圈與防塵圈復合在一個密封件上。這種密封圈的材料主要考慮Y形密封圈的要求采用橡膠。

    4）雙向H形密封圈

    H形密封圈是一種介于唇形密封和預壓形密封之間的結(jié)構(gòu)形式?？蓪⑵湟暈閮蓚€唇形密封圈背靠背的組合一體（也可看成擠壓型的X形圈的變形）。這種結(jié)構(gòu)用于活塞缸密封，只需使用一個便可實現(xiàn)雙向密封，所以又稱為雙向H形密封圈，有利于簡化密封裝置，減小液壓元件的尺寸。

    O形圈（y形圈）密封件為代表的單純的擠壓型密封圈，預壓量小則密封接觸壓力低，不能用于高壓密封；預壓量大則安裝困難，摩擦阻力增大。用于高壓動密封，還存在滾動等不正常工作狀態(tài)，極易損壞。X形圈則在高壓時變形量增加，密封圈在溝槽內(nèi)形態(tài)不穩(wěn)定，也不能用于高壓。H形雙向密封，在密封圈的兩側(cè)開設(shè)溝谷，因而與預壓型密封的單純壓縮變形不同，具有與Y形密封類似的唇邊，使之具有自密封能力，能適應介質(zhì)工作壓力而改變接觸壓力，獲得良好的密封性能。它的摩擦力比O形圈小，尤其是在低速往復運動時，更是如此。

    但H形密封圈總有一個唇邊反向受壓，容易引起唇邊擠入間隙而損壞，所以一般的H形密封圈不能耐壓，只適用于氣動密封或5MPa以下的低壓系統(tǒng)中。

    有一種耐壓型H形密封圈，它將唇部加厚，這樣即使承受流體壓力，唇部變形和很小。而且，中間部分比兩側(cè)唇部窄，使密封圈與密封面之間有一個間隙，可造成流體壓力作用，防止向背壓一側(cè)的變形，避免唇部被擠入間隙。使用耐壓H形密封圈在保證密封性、耐壓性的同時，減小了Y形密封圈的尺寸。只需使用一個H形密封圈，便可獲得雙向密封，且可縮短活塞長度，降低動力缸的價格。

    H形密封圈在高壓下使用，需要擋圈支撐，以消除擠出現(xiàn)象。改變擋圈的組成和結(jié)構(gòu)方式，可以適應不同的工作壓力。

四、Y形密封圈主要失效原因及其解決措施

    1、間隙咬傷

    Y形密封圈的間隙咬傷現(xiàn)象與原因與O形圈的類似，發(fā)生在根部。同樣，解決措施是：根據(jù)工作壓力限制密封間隙、正確Y形圈材料。對工作壓力大于16MPa的Y形密封圈，應設(shè)置擋圈或使用根部鑲有擋圈的專用密封圈。擋圈通常使用剛性較高的塑料材料，如聚四氟乙烯，聚酰胺等。

    2、逆壓損壞

    Y形密封圈作為雙作用活塞缸的活塞用密封時，必須成對使用，以封住兩個方向的高壓流體。這樣在活塞上兩個背靠背的唇型圈之間，或在液壓缸活塞桿與導套中間的兩個唇型圈之間就會逐漸滲入流體形成蓄壓。在工作壓力卸去時，或往復運動中蓄壓壓力高于工作壓力時，Y形密封圈在安裝槽內(nèi)就會從根部被反向擠壓，其唇尖被擠入缸筒和活塞之間的縫隙內(nèi)被夾破，造成逆壓損壞。

    逆壓損壞的防止措施是：

    1）在活塞上開小孔釋放蓄壓。當工作壓力卸去時，通過小孔可以引出被困流體，釋放蓄壓。

    2）設(shè)置支撐環(huán)。支撐環(huán)作用在活塞用Y形圈的兩唇之間，頂住Y形圈，使之不能軸向竄動，不被反向擠出。此外，凹槽部位開置數(shù)個沿圓周均布的導油孔，以利于壓力介質(zhì)通過小孔作用于Y形密封圈的凹部，撐開Y形密封圈的雙唇；同時避免造成背壓，使困油排油流暢，保持Y形圈密封姿勢。這一措施對防止Y形圈逆壓損壞效果更好。

    3、翻轉(zhuǎn)

    如果運動時摩擦力產(chǎn)生的外力矩大于密封圈本身的抗扭能力，密封圈就會整周翻轉(zhuǎn)或局部翻轉(zhuǎn)，喪失密封能力。為防止密封翻轉(zhuǎn)，可提高膠料硬度或采用支撐環(huán)。設(shè)置支撐環(huán)對防止Y形密封圈在安轉(zhuǎn)槽內(nèi)的各種錯位均有較好的效果。Y形密封圈鑲嵌擋圈后也能抑制翻轉(zhuǎn)。

    4、根部磨損

    密封圈根部磨損嚴重時會引起泄漏。根部磨損的主要原因是過盈量太大，產(chǎn)生較大的摩擦力及干摩擦所致。因此，必須注意密封圈的內(nèi)徑尺寸與孔軸及溝槽尺寸的關(guān)系。

    對軸用Y形密封圈，其內(nèi)徑d1宜大于軸徑d2；其外徑D1宜大于溝槽底徑D2；對孔用Y形密封圈，其內(nèi)徑d3宜小于溝槽內(nèi)徑d4；其外徑D3宜小于缸徑D4。即Y形密封圈與溝槽底部要壓緊，與被密封滑移面有一定間隙；滑移面的密封接觸應力靠被密封介質(zhì)工作壓力作用在Y形圈唇邊上獲得。

    密封圈的磨損還與滑動表面的粗糙度有關(guān)，粗糙表面加速密封圈的磨損；還與加工方法有關(guān)。例如，同一級粗糙度的拋光軸對密封圈的磨損要比磨光軸小得多。

    5、異常聲

    液壓缸在高壓低速情況下工作時，有時會發(fā)生“辟里，辟里”的響聲。其原因是Y形密封圈沿軸或缸內(nèi)壁滑動時，橡膠與金屬接觸面出現(xiàn)短暫的附著—脫離—附著—脫離現(xiàn)象，這會使密封裝置的壽命降低。其解決方法是：降低橡膠的摩擦系數(shù)，使密封接觸面始終保持潤滑油膜；還應注意工作介質(zhì)或潤滑劑的黏度不要過低的。

    6、塵埃損傷

    泥水，塵埃和砂石等侵入液壓缸，往往會使密封圈產(chǎn)生異常磨耗，應在活塞桿外伸端設(shè)置防塵圈，并保證防塵效果，以防有害雜質(zhì)進入液壓缸。

五、Y形密封圈設(shè)計

    Y形密封圈的形狀、型號可根據(jù)使用條件，參考標準設(shè)計；溝槽設(shè)計一般可根據(jù)所選Y形密封圈查相應標準得其形狀、尺寸及公差。作為密封裝置的一般設(shè)計原則，應注意以下幾點：       1、容納密封圈的腔體應設(shè)計的盡可能簡單、緊湊、便于拆裝。 

    2、支撐件和壓緊件與缸壁（或活塞桿）的間隙不能太大；但也不能過小，否則在受偏心載荷作用時易產(chǎn)生卡緊現(xiàn)象，造成損傷。

    3、在粉塵大的工作環(huán)境使用時，需配用可靠的防塵圈。

    4、設(shè)計密封圈的安裝部位時，應盡量避免在安裝密封圈時有過大的拉伸。

    5、應注意密封圈的安裝方向，不要使載荷壓力加于密封圈的背面。

    6、密封圈相對滑動面粗糙一般取Ra=0.2μm比較合適，工作條件不太嚴時，可取。Ra=0.4μm?；瑒颖砻娌辉试S有加工缺陷。

六、Y形密封圈安裝注意事項 

    1、孔或軸的端部必須倒角，如倒30°角，以防密封圈唇邊在安裝時損壞。

    2、如活塞桿頭部的螺紋或退刀槽的直徑與活塞桿的直徑相同，應使用專用套筒安裝，也可在螺紋部分纏繞膠布后進行安裝。

    3、應盡量避免在密封圈通過的缸內(nèi)壁或活塞桿上開設(shè)壓力油孔。若密封圈必須通過有孔部分，為防止密封圈損壞，應將這些孔的邊緣倒角或倒圓。

    4、為減少裝配阻力，應將唇形圈與裝入部位涂敷潤滑脂或工作油。

    5、安裝密封圈時，應防止帶入鐵屑，砂土，棉紗或其他雜物；并要徹底清洗密封偶件、溝槽

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