理解密封的性能并不難，即有效防止泄漏和污染。但是在特定工況下如何有效地做到這一點(diǎn)，卻是另外一回事。
要成功地在液壓油缸中實(shí)現(xiàn)密封，需要平衡各相關(guān)因素之間的微妙關(guān)系，而這些因素影響著動(dòng)態(tài)應(yīng)用中的密封效果。它們包括:潤(rùn)滑和配合表面、 設(shè)計(jì)因素——如形狀，材料和工藝以及環(huán)境因素——如壓力，溫度，時(shí)間，動(dòng)力學(xué)和裝配。
? 成功第一步
了解潤(rùn)滑的作用是在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)成功密封的第一步。 完全潤(rùn)滑的系統(tǒng)會(huì)發(fā)生油膜泄漏，但同時(shí)會(huì)減少摩擦，從而相應(yīng)減少密封件磨損。 相反，在欠缺潤(rùn)滑的系統(tǒng)中，油膜減少，但摩擦和磨損相應(yīng)增加。
? 成功第二步
隨著流體壓力增加，密封性能趨于完善。 由于密封表面的系統(tǒng)壓力軸向壓縮密封，將密封件更緊密地壓入溝槽中，使得密封件與溝槽的金屬面更加貼合。 如果密封件設(shè)計(jì)正確，隨著系統(tǒng)壓力的增加，密封力和效率也會(huì)增加。
? 成功第三步
密封件耐擠出性是第三個(gè)關(guān)鍵因素。 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中的密封件必須能夠抵抗由密封件的壓力側(cè)和非壓力側(cè)之間的壓力差引起的剪切力。 剪切力會(huì)把密封件推入相鄰溝槽金屬面之間的間隙，并且密封的材料和幾何形狀必須足夠堅(jiān)固以抵抗破損。
在重載應(yīng)用中，單個(gè)密封元件無法確保零泄漏和長(zhǎng)期使用壽命。由于液壓油缸的活塞桿直接曝露于外界環(huán)境中，因此預(yù)防泄露至關(guān)重要。
解決方案是串聯(lián)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的每個(gè)密封件都有其特定的功能，并且要保證每個(gè)元件間的相互作用最終能形成一個(gè)高性能的密封系統(tǒng)。
上圖為活塞桿有效密封系統(tǒng)示意圖（包括串聯(lián)耐磨環(huán)，橡膠施力雙作用防塵密封，單作用O形圈施力桿密封）
串聯(lián)密封系統(tǒng)這里推薦兩種主要配置。第一種是單向聚四氟乙烯滑動(dòng)密封作為第一道密封，帶有單向聚四氟乙烯或聚氨酯滑動(dòng)密封作為第二道密封。它能夠允許一層薄油膜通過第一道密封，同時(shí)具有杰出的泵回吸能力?？蓪?shí)現(xiàn)零泄漏，低摩擦，減少磨損。另外，上面提及的第二道密封件具有優(yōu)異的滑動(dòng)性能和最大耐磨性。
第二種配置是Buffer Seal，其具有集成擋圈和作為第二道密封的聚氨酯U形圈。比第一種更具成本效益，并且可滿足系統(tǒng)所需要的高耐磨性或壓力變化。升級(jí)以后的 Buffer Seal也可為U形圈提供潤(rùn)滑，避免干摩擦運(yùn)行。
造成密封件和其他部件失效的最常見原因是液壓油污染。建議在動(dòng)態(tài)密封系統(tǒng)中使用O形圈施力的防塵圈和雙唇聚氨酯防塵圈，可根據(jù)污染物類型以及整個(gè)系統(tǒng)的防摩擦和減少爬行現(xiàn)象的要求進(jìn)行選擇。
O形圈施力防塵圈由聚四氟乙烯或其它熱塑性材料制成，并在溝槽中安裝有彈性O(shè)形圈。O形圈可以使密封唇口和滑動(dòng)面之間保證足夠壓力，補(bǔ)償了活塞桿與導(dǎo)向套之間的偏移，可有效地刮塵 - 甚至是粘附牢固的污垢。
雙唇聚氨酯防塵圈優(yōu)于傳統(tǒng)的彈性體防塵圈，防塵唇的設(shè)計(jì)可有效去除污垢，同時(shí)保留正確工作所需的油膜。向內(nèi)的密封唇口在低壓下可承擔(dān)密封功能，并且通過防塵圈和溝槽之間的緊徑向力配合實(shí)現(xiàn)靜態(tài)密封。
選擇活塞密封件應(yīng)基于其耐磨性、間隙擠出性、與液壓油的兼容性、工作溫度、滑動(dòng)能力和安裝難易程度。配合面也是一個(gè)關(guān)鍵考慮因素 - 應(yīng)該遵守規(guī)定的限值，因?yàn)樗鼈儠?huì)對(duì)活塞密封件的使用壽命產(chǎn)生極大影響。
對(duì)于動(dòng)態(tài)活塞系統(tǒng)，建議使用三種類型的雙向滑動(dòng)密封件：帶有改良橫截面的聚四氟乙烯或聚氨酯密封件，或含集成彈性體元件的聚四氟乙烯基材密封件。選擇何種密封件取決于密封的介質(zhì)和系統(tǒng)所需的摩擦性能。
⊙聚四氟乙烯滑動(dòng)密封件非常適用于低摩擦且無爬行或存在較大間隙的應(yīng)用。
⊙帶有集成彈性體元件的聚四氟乙烯滑動(dòng)密封件非常適用于需要進(jìn)行隔離不同介質(zhì)或嚴(yán)格控制泄漏的情況。
⊙聚氨酯滑動(dòng)密封件具有高耐磨性，非常適合竄漏嚴(yán)重的情況。
⊙當(dāng)需要防止泄漏的串聯(lián)密封時(shí)，可以在雙向密封件的一側(cè)或兩側(cè)（取決于壓力的方向或變化）添加單向滑動(dòng)密封件或聚氨酯U形圈，以進(jìn)一步防止泄漏并確保介質(zhì)分離。
四、耐磨環(huán)
耐磨環(huán)在油缸中，可吸收側(cè)向載荷，同時(shí)防止金屬之間的接觸。與傳統(tǒng)金屬耐磨環(huán)相比，非金屬耐磨環(huán)具有如下明顯優(yōu)勢(shì): 非金屬耐磨環(huán)具有更長(zhǎng)的使用壽命，更高的承載能力，更低的摩擦力和良好的防塵效果;同時(shí)還可以抑制機(jī)械振動(dòng)以降低噪音，并且具有成本效益。
PTFE類耐磨環(huán)推薦用于低徑向力的中低負(fù)載應(yīng)用。PTFE環(huán)的低摩擦力可在低速下平穩(wěn)運(yùn)行，無爬行運(yùn)動(dòng)。在需要高耐磨和良好減震的應(yīng)用中推薦使用該產(chǎn)品。
玻纖填充的尼龍耐磨環(huán)推薦用于中載或重載徑向力應(yīng)用，在高溫下具有高抗壓強(qiáng)度且易于安裝在桿或溝槽中。
織物增強(qiáng)型復(fù)合耐磨環(huán)是具有高徑向力重載應(yīng)用的最佳選擇，可更好地分?jǐn)偢邚较蛄?，具有?yōu)秀的滑動(dòng)和避免干摩擦性能，良好的刮塵效果和高耐磨性。
五、高壓油缸
角部增強(qiáng)密封件具有優(yōu)秀的耐擠出性，是高壓應(yīng)用（最高可達(dá)15,000 psi）的理想選擇。角部增強(qiáng)密封件包含由聚醚醚酮（PEEK）或聚甲醛制成的擋圈。使用角部增強(qiáng)密封件比沒有使用角部增強(qiáng)的密封件，對(duì)應(yīng)的硬件間隙大50％~100％。
角部加強(qiáng)密封件在高壓應(yīng)用中運(yùn)行良好
聚四氟乙烯和聚氨酯密封件都可角部增強(qiáng)，用于單向密封和雙向密封。在有些單向密封中為了防止背壓擠壞密封件，可通過類似的特殊設(shè)計(jì)，防止密封件在溝槽中翻轉(zhuǎn)。
六、配合面的處理和涂層
許多設(shè)計(jì)工程師都意識(shí)到配合面的光潔度對(duì)密封功能的重要性。配合面的光潔度可極大地影響：
摩擦和生熱 - 硬件表面越粗糙，產(chǎn)生的摩擦和熱量就越大。
磨損 - 粗糙表面會(huì)導(dǎo)致更多磨損，高硬度表面也易導(dǎo)致更多磨損。
密封能力 – 一般情況下，表面越粗糙，密封能力越差。
長(zhǎng)期維護(hù)成本 - 現(xiàn)場(chǎng)故障和維修費(fèi)用昂貴，因此耐用，高性能的密封件最終可以節(jié)省成本。
最佳表面微觀形狀應(yīng)該包含一些小的凹陷但避免大量的集中凸起。凹陷處保留足夠的油膜，以減少摩擦和磨損; 而集中的表面凸起易導(dǎo)致密封件過度磨損。
在中等速度和壓力下，滑動(dòng)密封件可以很好地配合未鍍覆的表面，但是在高速和高壓往復(fù)式應(yīng)用中建議使用更硬的表面。金屬越軟，密封件就越有可能在運(yùn)行期間拋光其配合表面。相反，較硬的表面會(huì)加速密封件的磨損。因此，優(yōu)化密封型材，以保持足夠的油薄膜。此外，有些密封材料中含有更堅(jiān)固的填料，例如銅或PEEK，可在磨合期承受更硬的表面。
在初始啟動(dòng)或試運(yùn)行期間，接觸面上的集中凸起會(huì)被破壞。
一旦接觸面上的集中凸起被破壞并且硬件和密封件達(dá)到平衡狀態(tài)，則磨合期結(jié)束。因此通過精確控制表面輪廓可盡可能地縮短磨合期，特別是在較硬的配合表面上。這將確保系統(tǒng)從一開始就盡可能高效地運(yùn)行，并有助于延長(zhǎng)密封使用壽命。
未來趨勢(shì)
值得關(guān)注的一個(gè)重要趨勢(shì)是避免在液壓系統(tǒng)中使用鍍鉻部件。鉻仍然是行業(yè)內(nèi)最常用的電鍍，但六價(jià)鉻已被確定為致癌物質(zhì)，而鍍鉻的過程會(huì)產(chǎn)生有毒廢物。隨著對(duì)鍍鉻化學(xué)品和相關(guān)廢棄物的新規(guī)定頒布，更環(huán)保的電鍍將會(huì)受到歡迎。
對(duì)于密封制造廠商來說，了解常用材料與新鍍層之間的相互作用至關(guān)重要。密封件制造商需要評(píng)估不同電鍍類型對(duì)摩擦，磨損和一般密封性的影響，并對(duì)現(xiàn)有密封件進(jìn)行調(diào)整或開發(fā)新材料以確保新系統(tǒng)的高性能和長(zhǎng)耐磨損性。
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