圓截面橡膠圈密封結(jié)構(gòu)中外保護(hù)圈兩種校正方法的比較

王會(huì)，嚴(yán)冰玉

（西安航空制動(dòng)科技有限公司，陜西興平713106）

0 引 言

在圓截面橡膠圈密封結(jié)構(gòu)中，當(dāng)工作壓力大于15 MPa時(shí)，活動(dòng)密封與通常情況下的矩形槽固定密封必須采用保護(hù)圈[1]。保護(hù)圈根據(jù)密封圈所受工作壓力設(shè)置于密封圈一側(cè)或兩側(cè)，以阻止密封圈被工作壓力擠入配合間隙中產(chǎn)生損傷引起泄漏。保護(hù)圈是一種氟塑料制成的環(huán)狀零件，按是否切口分為A型和B型[2]，位于工件外部密封槽的稱(chēng)外保護(hù)圈，處于工件內(nèi)部密封槽的稱(chēng)內(nèi)保護(hù)圈。因不切口的A型保護(hù)圈（如圖1）安裝時(shí)大多需變形才能到達(dá)預(yù)定位置，故而保護(hù)圈尺寸與形狀的變化必需通過(guò)校正予以恢復(fù)，否則裝入密封圈后，在軸類(lèi)與筒類(lèi)零件的進(jìn)一步組合中很容易將保護(hù)圈擠出或切斷。圖2、圖3是剎車(chē)裝置常用的A型保護(hù)圈的兩種集成了復(fù)位、調(diào)隙功能的組合式活塞組件結(jié)構(gòu)形式[3-4]，以此為例，其內(nèi)保護(hù)圈的安裝是捏扁后塞入內(nèi)密封槽的，通常只需使用校正棒進(jìn)行校圓；而外保護(hù)圈的安裝則需翻越外密封槽的臺(tái)肩，形狀和尺寸均產(chǎn)生了較大變化，校正需兼顧校圓和收縮功效，現(xiàn)有收壓板和收壓筒兩種形式。因事關(guān)裝配質(zhì)量，相對(duì)而言，外保護(hù)圈的校正更值得關(guān)注。

圖1 A型保護(hù)圈

圖2 彈簧套調(diào)隙活塞組件

1 校正原理

對(duì)于外保護(hù)圈的校正，收壓板的使用目前最為廣泛，其夾具結(jié)構(gòu)形式如圖4所示，它主要由主體、滑塊、螺桿、手柄、上弧板、下弧板、螺釘、鏟形板、備件盒等組成，其中備件盒臨時(shí)收納待替換上弧板和下弧板，鏟形板作為保護(hù)圈收口時(shí)襯套或活塞的輔助支撐，螺桿為雙向螺紋，可以帶動(dòng)左右滑塊同時(shí)前進(jìn)或后退，左邊上弧板和下弧板疊放構(gòu)成半個(gè)校正環(huán)槽，右邊上弧板和下弧板組合形成另半個(gè)校正環(huán)槽，分別靠螺釘固定于左右滑塊上。

圖3 擴(kuò)脹管調(diào)隙活塞組件

使用收壓板校正外保護(hù)圈時(shí)，先將保護(hù)圈套入襯套或活塞外密 封 圈槽，使用扁挑針將保護(hù)圈壓平，然后將襯套或活塞置于鏟形板上，正向轉(zhuǎn)動(dòng)手柄驅(qū)動(dòng)左右滑塊趨近，使保護(hù)圈逐漸卡入上弧板和下弧板組成的兩半校正環(huán)槽中，保護(hù)圈隨校正環(huán)槽的擠壓產(chǎn)生塑性變形，兩半校正環(huán)槽合攏之后，保護(hù)圈在形狀修復(fù)的同時(shí)，尺寸也得到了相應(yīng)恢復(fù)。然后，再反向轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使左右滑塊遠(yuǎn)離，使左邊的上、下弧板與右邊的上、下弧板分開(kāi)，取下裝有外保護(hù)圈的襯套或活塞，至此，保護(hù)圈校正結(jié)束。

相比收壓板校正外保護(hù)圈，收壓筒的使用較晚，其夾具結(jié)構(gòu)形式如圖5所示，它主要由底座、收口套、卡環(huán)、壓頭、壓桿組成，校正面為收口套的錐面及內(nèi)孔，卡環(huán)為2個(gè)半環(huán)狀零件，用于填補(bǔ)襯套或活塞上保護(hù)圈安裝后密封圈槽寬度空隙，防止校正時(shí)保護(hù)圈碟狀后翻。

圖4 收壓板式校正工裝

圖5 收壓筒式校正工裝

使用收壓筒校正外保護(hù)圈時(shí)，夾具的壓桿夾持于臺(tái)式鉆床或手壓床的鉆夾頭上，先將保護(hù)圈套入襯套或活塞外密封圈槽，使用扁挑針將保護(hù)圈壓平，再將卡環(huán)卡入密封圈槽，然后將襯套或活塞插入收口套，扳動(dòng)臺(tái)式鉆床或手壓床手柄驅(qū)動(dòng)壓頭下壓襯套或活塞下行，此時(shí)收口套的錐面會(huì)先對(duì)襯套或活塞自動(dòng)找正，緊接著保護(hù)圈被錐面逐漸擠壓收攏，當(dāng)保護(hù)圈脫離收口套錐面運(yùn)動(dòng)至圓柱面后，其外形和尺寸也就獲得了最終修整?；钊系耐獗Ｗo(hù)圈校正后，通?；钊麜?huì)自動(dòng)下墜至底座中，但襯套因受臺(tái)肩阻擋，外保護(hù)圈校正后，需翻轉(zhuǎn)收口套反向壓出襯套。

2 結(jié)構(gòu)比較

兩種校正方法所用工裝直觀差異較大，仔細(xì)分析特點(diǎn)也非常明顯：

1）收壓板式校正工裝不需借助外部設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)功能操作，看似結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體型較大，但如果將夾具主體作為通用工裝來(lái)看，不同規(guī)格的外保護(hù)圈僅需更換上弧板和下弧板，實(shí)質(zhì)通用性非常明顯；而收壓筒式校正工裝看似結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但校正面與夾具一體，不同規(guī)格的外保護(hù)圈需制作成套夾具，這樣比較下來(lái)卻顯得通用性相對(duì)不足。

2）收壓板式校正工裝靠厚度有限的上、下弧板插入零件外密封槽進(jìn)行收壓校正，即使密封槽較窄，也可只使用下弧板配合零件密封槽上端面構(gòu)成校正環(huán)槽，對(duì)零件結(jié)構(gòu)無(wú)特殊要求，使用范圍很廣；反觀收壓筒式校正工裝校正面較長(zhǎng)，錐面夾角需控制在90°以?xún)?nèi)（錐面夾角過(guò)大不能對(duì)外保護(hù)圈形成引導(dǎo)及收攏效應(yīng)），而有些襯套類(lèi)零件外密封槽與止動(dòng)臺(tái)肩很近，不符合夾具錐面夾角要求，其外保護(hù)圈的校正自然不能使用收壓筒式校正夾具。因此相比之下，收壓筒式校正工裝更具局限性。

3 校正效果

觀察收壓板和收壓筒校正過(guò)程及校正后的保護(hù)圈，發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象：

1）對(duì)于安裝后臨近脫出零件密封槽的變形過(guò)大外保護(hù)圈，使用收壓板和收壓筒兩種校正方法強(qiáng)行校正，結(jié)果均出現(xiàn)了保護(hù)圈被擠斷現(xiàn)象，因此外保護(hù)圈安裝時(shí)應(yīng)從零件直徑偏小端套入，翻越臺(tái)肩時(shí)傾斜不宜超過(guò)30°且需逐段翻越，以盡可能防止外保護(hù)圈被過(guò)度撐大，出現(xiàn)不能校正的尷尬。

2）使用收壓板校正方法時(shí)，零件上的外保護(hù)圈進(jìn)入上、下弧板構(gòu)成的校正槽時(shí)比較困難，除非保護(hù)圈相當(dāng)平整，取掉上弧板并將鏟形板下移，保護(hù)圈進(jìn)入下弧板校正面變得容易；而改用收壓筒校正方法，對(duì)于安裝了外保護(hù)圈的襯套或活塞卡入卡環(huán)時(shí)卻非常順利，沒(méi)有這一障礙，這主要得益于收壓筒空間比較開(kāi)闊。

3）使用收壓板校正方法，兩半下收壓板對(duì)接面與校正面相交呈棱邊（如圖6）時(shí)，校正中棱邊會(huì)對(duì)保護(hù)圈產(chǎn)生切料，倒圓R0.3（如圖7）后，切料問(wèn)題消失，而且可一次性收壓到位，但又出現(xiàn)保護(hù)圈材料鼓入倒圓形成的空隙而在直徑方向長(zhǎng)出凸耳（如圖8），采用先收壓保護(hù)圈至兩半弧板間距2 mm左右后松開(kāi)，轉(zhuǎn)動(dòng)工件90°再對(duì)保護(hù)圈收壓到位，凸耳高度減小，然后再轉(zhuǎn)90°進(jìn)行一次校正，凸耳已變得不太明顯；而收壓筒校正方法不存在這一問(wèn)題，因?yàn)樾Ｕ媸莻€(gè)渾圓，所以一次校正就獲得了保護(hù)圈的光滑規(guī)整外形。

4 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)對(duì)圓截面橡膠圈密封結(jié)構(gòu)外保護(hù)圈兩種校正方法的夾具結(jié)構(gòu)與校正效果進(jìn)行對(duì)比分析，可以得到以下結(jié)論：

1）兩種校正方法的使用前提是外保護(hù)圈安裝時(shí)應(yīng)無(wú)過(guò)度撐大。

2）收壓筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，外保護(hù)圈校正效果及效率明顯優(yōu)于收壓板，值得進(jìn)一步大力推廣。

圖6 下收壓板對(duì)接面處棱邊

圖7 下收壓板對(duì)接面處棱邊倒圓后狀態(tài)

3）收壓板對(duì)零件結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)，只需更換上、下弧板即可適應(yīng)不同規(guī)格的外保護(hù)圈，上、下弧板的用料少于收壓筒夾具，通過(guò)分多步校正亦可達(dá)到相對(duì)理想效果。

4）對(duì)于不適宜收壓筒操作的零件，目前還必須使用收壓板對(duì)其上的外保護(hù)圈進(jìn)行校正。

圖8 保護(hù)圈使用收壓板校正后形成的凸耳