工程機械液壓系統管接頭常用密封形式主要有平面密封和錐面密封2類，其中平面密封分為E型柱端式密封、A型柱端式密封、鉸接螺栓式密封和法蘭式密封;錐面密封分為擴口式密封、30°錐式密封、24°錐式密封(即複合密封)和卡套式密封。此外還有其他形式的密封。雖然各種密封形式具體結構不同，但其密封原理均是通過密封件(如O形圈、ED封、銅墊、組合密封墊等)與被密封件之間相互擠壓形成密封面，以阻止液壓油外溢。本文講述工程機械液壓系統管接頭上述常用密封形式。
1.平面密封
(1)E型柱端式密封
E型柱端式密封的外螺紋端為米制細牙螺紋帶環形溝槽結構，需安裝填料密封，如圖1所示。該填料密封可稱為ED封，常用材質為丁腈橡膠，也可選用氟橡膠或三元乙丙橡膠。
標準ISO9974-2-2000《一般用途和液壓管接頭用帶有ISO261螺紋填料或金屬對金屬密封油口和柱端》第2部分填料密封柱端(E型)，以及非等效採用上述標準制定的GB/T19674.2-2005《液壓管接頭用螺紋油口和柱端填料密封柱端(A型和E型)》，對E型柱端的結構尺寸、性能要求、試驗方法以及E型柱端和填料密封的標記進行了規範。上述標準根據適用系統工作壓力的不同，將E型柱端分為輕載(L)系列及重載(S)系列;其中輕載(L)系列柱端適用最高工作壓力為25MPa，重載(S)系列柱端適用最高工作壓力為63MPa，許用工作壓力應根據柱端尺寸、材料、工藝、工況、用途等來確定。使用時需注意標準GB/T19674.2-2005中，非等效採用國際標準時，將填料密封溝槽槽深尺寸L7尺寸偏差由+0.1/0更改為+0.3/0，造成部分填料密封件安裝後壓縮量不足，導致無法形成有效密封面。
(2)A型柱端式密封
A型柱端式密封的外螺紋端為米制細牙螺紋或英制管螺紋帶定位錐面結構，需安裝銅墊或組合密封墊，如圖2所示。旋緊過程中依靠定位錐面的定位作用，可有效防止密封墊產生徑向竄動，從而形成均勻完整的密封面。
標準GB/T19674.2-2005對A型柱端的結構尺寸、性能要求、試驗方法以及A型柱端和填料密封的標記進行了規範。該標準根據適用系統工作壓力的不同，將A型柱端分為輕載(L)系列及重載(S)系列;其中輕載(L)系列柱端適用最高工作壓力為25MPa，重載(S)系列柱端適用最高工作壓力為63MPa，許用工作壓力應根據柱端尺寸、材料、工藝、工況、用途等來確定。
除標準GB/T19674.2-2005對填料密封件進行了規範外，標準JB1002-77《密封墊圈》、JB982-77《組合密封墊圈》所規範的密封墊圈同樣適用於A型柱端。
(3)鉸接螺栓式密封
鉸接螺栓式密封包含管接頭用鉸接螺栓、鉸接接頭、銅墊或組合密封墊等零件，如圖3所示。該形式常適用於空間受限，系統工作壓力不高的部位。
標準JB999-77《管接頭用鉸接螺栓》對管接頭用鉸接螺栓的尺寸，性能要求等進行規範。標準JB998-77《焊接式鉸接管接頭體》對鉸接接頭尺寸進行了規範。標準JB1002-77《密封墊圈》、JB982-77《組合密封墊圈》對裝配所需的密封墊圈進行了規範。
(4)法蘭式密封
法蘭式密封包括法蘭接頭、分體法蘭、O形圈、螺釘或螺栓等零件，如圖4所示。該密封結構廣泛應用於泵、馬達、液壓缸等與高壓軟管的連接。裝配時O形圈放置在法蘭接頭端面上的凹槽內，通過壓縮接頭端面溝槽內的密封圈形成密封。旋緊後，O形圈的壓縮量約為15%~30%。O形圈常用材質為丁腈橡膠，也可選用氟橡膠或三元乙丙橡膠。
標準ISO6162-1-2012《液壓傳動帶分離式或一體式法蘭夾和米制或英制螺紋的凸緣連接器》第1部分(壓力為3.5MPa至40MPa，公稱通徑為DN13至DN127)，ISO6162-2-2002《液壓傳動帶分離式或一體式法蘭夾和米制或英制螺紋的凸緣連接器》第2部分(壓力為35MPa至40MPa，公稱通徑為DN13至DN51)，對法蘭接頭、連接法蘭的結構尺寸、性能要求、試驗方法以及產品標記進行了規範。標準JB/ZQ4187-2006《分體式高壓法蘭》所規範的法蘭同樣適用於該密封結構，該標準等效採用國際標準ISO6162、美國汽車工程師協會標準SAE518、德國西馬克公司標準SN532，上述4者之間尺寸可互換。
標準ISO12151-3《液壓傳動和通用連接件軟管配件》第3部分(帶ISO6162-1或ISO6162-2標準法蘭端的軟管接頭)，對採用ISO6162法蘭接頭型式的軟管接頭的結構尺寸、性能要求、試驗方法以及產品標記進行了規範。根據法蘭式接頭承壓能力的不同，它可分為3000psi系列(SFL)和6000psi系列(SFS)。該標準中代碼61指3000psi系列，代碼62指6000psi系列。除上述標準的接頭外，小松標準和卡特彼勒標準的法蘭接頭也較為常用。標準GB/T3452.1-2005《液壓氣動用O形橡膠密封圈尺寸系列及公差》所規範的O形密封圈，標準GB/T3452.3-2005《液壓氣動用O形橡膠密封圈溝槽尺寸》所規範的O形圈溝槽尺寸，同樣適用於該密封結構。
2.錐面密封
(1)擴口式密封
擴口式密封為金屬與金屬之間的硬密封，兩接頭端為米制或美製細牙螺紋，帶有37°擴口結構(A型)、45°擴口結構(B型)，如圖5所示。其中A型結構最早源自美國汽車工程師協會(SAE)，目前該接頭已在歐洲廣泛應用。
標準ISO8434-2-2007《液壓傳動和通用金屬管連接件37°擴口管接頭》，標準ISO12151-5-2007《液壓傳動和通用連接件軟管配件》第5部分(帶ISO8434-237°擴口端的軟管配件)，以及標準SAEJ516-2001《HydraulicHoseFittings》對該密封結構的普通接頭或軟管接頭的結構尺寸、性能要求、試驗方法以及產品標記進行了規範。
標準GB/T5625.1至GB/T5645.1、GB/T5646對擴口式管接頭的尺寸，標記及技術要求等進行了規範。標準GB/T5625.2至GB/T5645.2對擴口式管接頭接頭體的尺寸，標記及技術要求等進行了規範。標準GB/T5652-2008對擴口式管接頭擴口端的尺寸進行了規範。標準GB/T5646-2008、GB/T5647-2008、GB/T5648-2008等對該密封形式所用到的管套、A型螺母、B型螺母等零部件進行了規範。
(2)30°錐式密封
30°錐式密封的外螺紋端為米制細牙螺紋或英制管螺紋，帶定位凹槽結構;內螺紋為米制細牙螺紋，帶30°錐口結構，需安裝O形密封圈，如圖6所示。該密封結構多適用於閥體與接頭的連接，以及系統測壓口。
標準ISO6149-1-2007《用於液壓傳動和一般用途的管接頭帶ISO261米制螺紋和O形圈密封的油口和螺柱端》第1部分(帶O形圈用鍃平溝槽的油口)，以及等效採用該標準制定的GB/T2878.1-2011《液壓傳動連接帶米制螺紋和O形圈密封的油口和螺柱端》第1部分(油口)對該密封結構內螺紋30°錐口處的結構尺寸、性能要求等進行了規範。
標準ISO6149-2-2007《用於液壓傳動和一般用途的管接頭帶ISO261米制螺紋和O形圈密封的油口和螺柱端》第2部分(重型S系列，螺柱端的尺寸、型式、實驗方法和技術要求)，以及採用該標準修改制定的GB/T2878.2-2011《液壓傳動連接帶米制螺紋和O形圈密封的油口和螺柱端》第2部分(重型螺柱端S系列)，對該密封結構外螺紋凹槽處結構尺寸、性能要求，以及適用於該密封的O形圈的結構尺寸、材質及性能要求等進行了規範。
(3)24°錐式密封
24°錐式密封即複合密封，該密封形式為金屬—金屬硬密封和金屬面帶O形圈彈性密封複合結構，兩接頭端為米制細牙螺紋帶24°擴口(密封斜面角度)結構，如圖7所示。該密封結構源自德國，適用於承壓要求較高、對密封可靠性要求較嚴格的部位。我國工程機械液壓系統軟管密封處廣泛採用該密封結構。根據承壓能力的不同，該錐式密封又可分為輕系列(L系列)和重系列(S系列)2種型式。
輕系列(L系列)和重系列(S系列):外螺紋為24°內錐結構，內螺紋為24°外錐帶O形圈結構，兩者均為米制細牙螺紋。標準ISO12151-2-2003《液壓傳動和通用連接件軟管接頭》第2部分(帶ISO8434-1和ISO8434-3O形圈24°錐形末端的軟管接頭)，標準ISO8434-1-2007《用於流體傳動和一般用途的金屬接頭》第1部分(24°錐形接頭)、ISO8434-4-2000《用於流體傳動和一般用途的金屬接頭》第4部分(O形圈端面密封接頭)，以及標準DIN20078-(4、5、8、9)對該密封型式的結構尺寸、性能要求及產品標示進行了規範。標準GB/T3452.1-2005《液壓氣動用O形橡膠密封圈尺寸系列及公差》所規範的O形密封圈同樣適用於該密封形式。
(4)卡套式密封
卡套式密封的外螺紋為24°內錐結構，內螺紋為24°外錐結構，兩者之間通過卡套相互夾緊，如圖8所示。該密封結構多適用於鋼管、聚氨酯管路(配合襯套)及卡套式液壓軟管總成的連接。該密封結構與24°錐式(複合密封)內錐結構相同，兩者內錐接頭可互換使用。
標準GB/T3733.1至GB/T3758.1對卡套式管接頭的結構尺寸及產品標記等進行了規範。標準GB/T3733.2至GB/T3758.2對卡套式管接頭接頭體的結構尺寸及產品標記等進行了規範。
3.其他密封形式
實際應用中還會遇到錐螺紋密封、快換接頭複合密封等密封結構。設計錐螺紋密封時，需確認連接螺紋為英制管螺紋還是美製管螺紋，是否需要安裝填料密封件。選擇各種密封形式所使用的密封件時，特別要注意材質與流體的相容性、各種材質的適用溫度等。
由於歷史、政治、行業、區域等原因，現在應用於液壓系統的密封形式繁雜多樣，這種現狀不僅影響相關產品的通用性，形成資源浪費、品種系列維護困難等弊端，嚴重製約了相關行業的發展。為改善上述狀況，我國現行標準正逐步向國際標準靠攏，各機械配件及主機廠家開發新產品時多采用最新的國際標準。
本文選自《工程機械與維修》雜誌2017年第10期
閱讀更多 匠客工程機械 的文章
