1、密封原理

  V 形密封圈截面为V 形，也是一种唇形密封圈。V 形密封装置由支撑环、密封圈、压环三个部件组成。V 形密封圈的标准夹角为90°，特殊场合也用到60°。支承环是支承V形密封圈的重要部件，其断面厚而结实、尺寸精确、凹形角和V 形密封圈相同（90°）或稍大，使密封圈安放稳定。压环的作用是给V 形密封圈造成一个初始压缩量，使其与被密封面充分接触，并可对V形密封圈 的压缩量进行调节。

  在自由状态下，V 形圈的唇部外径大于填料腔的内径，唇的内径小于活塞杆的外径。这样，装配后便有一定的变形。由于支撑环的作用，这种变形只发生在唇的尖端，并在其接触部位产生压力，即使不施加压紧力，唇口也能封住一定的 内压。因为唇有“自封”作用，当介质工作压力升高时，唇尖改变接触形状和加 大接触应力，唇部与被密封面贴合得更紧密，实现密封作用，介质压力升高接触 应力相应升高。

  介质工作压力很高时，可将几个V 形圈组合使用，通过压环对V 形圈施加 压紧力，几个V 形圈就组合成一整体，压紧力可根据介质压力调节。泄漏介质 即使通过了第一道V 形圈，压力也会大为降低，通过第二道V 形圈的唇部，压 力在降一次，如此下去，内压将损失殆尽，最后，泄漏被阻止。经压紧的3~4 圈V 形圈可封住60MPa 或更高的内压。

  V 形密封圈只能单向起作用，当作复动式活塞密封时，必须采用对称布置的 两组V 形圈，此时活塞的尺寸大大加长，摩擦阻力也增加。

  V 形圈的材料以丁腈橡胶和氯丁橡胶最常用，天然橡胶用于对水和空气的密 封，丁基橡胶用于不燃性液压油和磷酸酯系液压油。氯橡胶用于各种化学品和高 温。当要求耐磨时，用聚氨酯橡胶。

  夹织物橡胶也是V 形圈常用材料，其特点是增加密封圈的刚度和强度，防 止发生胶料挤出，间隙咬伤现象，使之适用于高压。同时，在磨损过程中，橡胶 先于织物产生磨损，当接触压力大的部位扩展，这样整个密封面的磨损趋于均匀， 而摩擦却没有明显变化。但是，夹织物橡胶密封圈的唇容易把滑动面上的油膜刮 去，故润滑性比较差。

  压环和支承环一般有较硬的胶布压制而成，支承环有时也用硬塑料压制。

      2、V 形密封圈性能与使用

  V 形密封圈是所有唇形密封件中历史最悠久的一种，其用途十分广泛。与其他唇形密封圈相比，V 形密封圈的主要特点是：

 1)可根据使用压力重叠数个使用，密封性能随重叠个数增加而提高，但应注意， 这一关系不是直线的；与此同时摩擦阻力也增大。

 2)对活塞或活塞杆的偏心载荷和偏心运动有较强的追随能力，防漏效果很好。

 3)使用中若因密封圈变形或磨损而产生泄漏可通过其压紧机构调节，再度压 紧，所以可以长时间的使用，密封可靠、寿命长。

 4)可以切开装配，安装和维修方便，适用于更换密封圈困难的场所。

 5)可用于低压（5MPa）、低速（3m/min）的转动。

 6)高压下使用不需要防挤出措施。

 7)摩擦阻力大、调整困难、安装空间大。

  V 形密封圈的最高工作压力＞60MPa；适用于工作温度为-30~80℃；工作速 度范围：丁腈橡胶V 形圈为0.02~0.3m/s；夹布橡胶V 形圈为0.005~0.5m/s。可 用于各种形式的高压液压设备、水压机械的往复运动活塞和活塞杆的密封。

     3、V 形密封圈设计与安装

  V 形圈既可做活塞密封，也可做活塞杆密封，两者的密封性没有多大的差异。

  由于它已经标准化，所以在设计时，主要是确定密封部位的结构和选择材料、圈 数、以及确定所配用的支承环、压环的材料和尺寸。

 1）V 形密封圈数量与组合件材料

  V 形圈数量取决于密封压力的大小，一般压力高使用数量多。但使用圈数多，轴向尺寸大，摩擦阻力增大，唇口磨损也大，所以不应仅靠增加V形圈数量来 提高密封性能。在使用中要经常调整压力环的压紧力，使密封圈的唇部与缸或活 塞杆的表面保持密切接触，保证密封。V形圈在使用中的数量，一般为3~5 个。

  V 形密封圈使用的材料有纯橡胶、夹布橡胶结构和塑料复合三类。夹织物橡 胶V 形圈的耐压性能和耐磨性能均比橡胶V 形圈好，而纯橡胶V 形圈具有优良 的密封性能。夹布结构可以切开装配；纯橡胶结构不能切开装配。目前纯橡胶结 构、夹布橡胶结构和橡塑复合结构均有使用，也可将两种不同材质的V 形密封 圈交替组装起来使用，以便充分发挥两种材质V 形圈的优势。

  支承环和压环的材料，通常用金属、塑料、硬橡胶、毛毡和夹织物橡胶等， 不同材料各有利弊。金属制的支承环和压环无弹性，为了保证V 形圈的正确位 置，必须形状正确。但由于橡胶密封圈是弹性体，形状和尺寸均有误差，常常希 望支承环和压环有一定的柔软性，以便使唇的弹性分布处于均匀。酚醛树脂制的 支承环和压环就是为此而设计的。但它随压紧力加大而变形，太大时可能会破碎。

  橡胶或夹织物的橡胶制成的支承环和压环可以有较大的变形，且不致压碎。 但这种变形必然导致密封圈相应变形，使密封性发生变化，所以要慎用。

  支承环和压环同时要求软硬两方面的特性，所以给设计者带来一定的困难。 一般推荐软金属环，如铜合金、铝合金及其他轻金属等，这样可以减少模型制造 及加工费用。

 2）V 形夹织物橡胶组合密封圈

  国家标准GB/T10708.1—2000 制定了V形夹织物橡胶密封装置的形式和尺寸。

 3）支承环、压环与偶合面间隙

  为了保证空载和低压情况下的有效密封，V 形圈的唇部应给以一定的预压， 即密封圈安装后与密封圈要过盈配合，过盈量大则摩擦阻力大，过盈量小则密封 效果不好。为了保证产品的使用，密封圈过盈量应达公称截面的10%~14%。为 了防止密封圈发生“挤出”现象，密封偶合件必须有精确的尺寸，并取合理的配 合间隙。

  密封圈内外唇倾斜角度一般应为5%~9%角的范围，上唇为过盈，下唇与杆 或缸的表面留有一定的间隙。这样既能减小摩擦阻力，又能保证唇部对密封面的 预压力。采取这种改进措施，有利于提高V 形圈密封性能和使用寿命。经验证 明，没有倾斜角度的密封面，不仅摩擦阻力大，而且产生热量多，使用寿命也短。

  支承环对V 形密封圈的位置其决定性作用，同时保护密封圈，避免承受径 向力，维护密封唇的机能，因此它的形状和尺寸精度直接影响密封唇的工作，也 为此必须对它精加工。支承环与密封圈的角度相同。为了充分发挥V 形密封唇 的功能，让介质压力更好的作用于密封圈，使其充分张开，支承环不但不给过盈 而且要小于公称截面宽2%~5%。其外径应小于唇的外径，内径应大于唇的内径， 其间应有一定间隙。

  在工作压力高的情况下，还要开设通油孔，以使密封圈受压面的压力分布均 匀，几个密封圈同时起密封作用；同时可避免非工作唇部产生逆压损坏。密封圈 顶端的小圆弧形槽安装时夹有空气，工作时应设法排除，方法是在支承环底部钻 几个轴向小孔。

  压环是调节压紧力用的，同时也对密封圈起定位作用。通常它的凹部与密封 圈角度相同，也需精加工。当内压低、要求摩擦小时，凹部的角度可以比填料的 角度大一些，最大可到96°。与支承环不同，它不能有间隙，而应有一定过盈， 压环唇部的过盈应为6%~8%。

  V 形圈接触部位的金属材料越硬，其使用寿命越长。在高压、高速下使用时， 滑移面的表面硬度应高于HS60。一般缸体用铸铁和钢，活塞杆则以硬质钢为好。 铝、黄铜以及不锈钢等与橡胶接触易产生腐蚀，对磨损性不利，最好不用（汽缸 可用）。

  密封面的表面光洁不仅可以减少摩擦，而且应注意，滑动面光洁过度，润滑 油容易被擦拭，是密封圈因不润滑而造成磨损。

  一般缸内壁的粗糙度Ra 为0.8~0.4μm。

  为降低V 形密封圈的摩擦阻力，延长使用寿命，应在密封滑移部位采取润滑措施。

 4）安装调节

  V 形圈使用一段时间后，唇缘会磨损，为保证密封的持久性，须及时调整其 紧压力。所以V 形圈压紧力大小的调节方式是设计时必须考虑的。一般都采用 调整垫的办法，给出垫片的厚度和件数后，便可精确控制调整量。也可以采用螺 母或设弹簧进行调整，直径小于60mm时，应采用锥形弹簧，直径大于60mm时， 则应采用多个小弹簧调节；弹簧数量应多于3 个，并应均匀分布。若采用调节螺 母加弹簧的调节方法，弹簧与V 形密封圈安装腔体应有良好的配合精度及同轴 度。

  V 形密封圈安装的入口处应倒角或倒圆，使密封圈易于装入，也可作成阶梯 形，以便安装密封圈时插入导向套使密封件易于装入。

      4、VD 形橡胶密封圈

  如将V 形密封圈一侧唇部加厚，就成为VD形密封圈了。VD 形橡胶密封圈适用作旋转轴的动密封，转轴圆周速度不大于19m/s，可作端面密封和防尘密封。

  VD 形橡胶密封圈的型式分为S 型和A 型，其尺寸可查JB/T6994—1993。 VD 形橡胶密封圈用材料为丁腈橡胶或氟橡胶，密封圈表面粗糙度Ra 值为3.2μm，与唇口接触的金属件表面粗糙度Ra 为1.6μm。

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