模具氮气弹簧密封可靠性设计要点

       为了保证模具氮气缸弹簧的使用寿命，对氮气缸设计的关键技术问题进行了阐述，提出了高压氮气缸的密封可靠性设计要点及适用于模具氮气弹簧的动态密封结构形式。具体分为模具氮气弹簧密封可靠性设计要点及结构，动态密封可靠性设计要点，模具氮气弹簧密封元件及结构形式三大要点。

       模具技术不断发展，对模具上大量使用的弹性元件提出了越来越高的要求。在汽车制造领域，覆盖件模具要求弹性元件在较小的空间里能产生较大的初始弹压力，而不需要预紧，且要求弹压力在整个工作行程中基本保持恒定。

       常规弹簧的弹压力特性曲线不能满足要求，模具氮气缸弹簧作为新型弹性功能部件便应运而生，它所具有的弹压力特性曲线弥补了常规弹性元件的不足。模具氮气缸弹簧的使用压力在15MPa以下，在正常使用情况下，它的寿命指标应达到工作行程80kmlOOkm。

       为此，首先应保证氮气缸高压氮气的密封寿命。模具氮气弹簧的密封分为动密封和静密封，静密封技术相对于动密封技术更成熟和可靠，而往复轴的高压气体动密封在技术上还存在一些难题值得研究。因此，高压氮气的动密封可靠性是氮气弹簧成败的关键问题。

  一、密封元件及结构形式

       (a)o形圈密封是简单的、通用的一种密封类型。它靠密封接触表面的压力堵塞气体泄漏，气压越高密封效果越好，但柱塞或活塞运动速度较高时，气体会有泄漏。o形圈一般用合成橡胶制造，它的运动摩擦阻力比唇形密封小，而启动摩擦阻力较大(为运动摩擦阻力的3-4倍)。

       形圈的硬度越大，滑动表面粗糙度越大，启动摩擦力就越大；当静置时间较长时，启动摩擦力也会增加。o形圈用于气密封时必须采取润滑措施，减小密封圈的磨损。为防止高压下的。形圈被挤入密封间隙和运动时产生拧扭现象，设计时在低压的一侧加一个挡圈，也可用双挡圈以防回程被挤入卡住。0形密封圈经常被作为辅助密封元件，也可单独作为主密封件使用。

       (b)Y形组合密封是由Y形密封圈和唇内的。形圈组合而成的一种单向密封，其密封原理与一般的Y形密封圈相同。o形圈由形变能力强的合成橡胶制造，而Y形密封件则采用刚性较好的夹织物橡胶制造，在压力作用下同样能径向膨胀。起自密封作用。这种结构既保持了优良的密封性能，又使摩擦磨损较小，还同时避免了单一Y形密封圈工作时被挤入间隙而破坏的可能。

       (c)Y形圈密封是自紧唇密封中的结构形式之一。模具氮气弹簧用不等高唇Y形圈密封效果更好。在一般情况下，Y形圈可不用支承环，而直接装入安装槽内，当工作气压作用后，Y形圈底部受到轴向压缩，唇部受到周向压缩，使唇与缸壁接触面变宽，接触压力同时增大，起自紧密封作用，接触压力越高，密封性能更好。

       Y形密封摩擦阻力小，运动平稳，耐压性和密封性能较好，单圈可以实现密封，主要用于要求低摩擦往复运动密封场合。但是，Y形圈密封在高压下会产生较大的摩擦，磨损也大，而且这种密封元件断面的踵部易产生磨料磨损和咬伤，也易于挤入间隙中去被破坏，措施上可采用一个内装背撑环组成一个组合Y形密封圈来解决。为提高抗形变的能力，设计时还应增加断面的壁厚。