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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