第1章　车辆密封与泄漏治理概述

1.1　车辆密封概述

1.1.1　密封的概念

密封是防止流体或固体微粒从相邻接合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施。较复杂的密封件，称为密封装置。对密封件的基本要求有如下几点。

①在一定的压力和温度范围内具有良好的密封性能。

②摩擦阻力小，摩擦因数稳定。

③磨损小，磨损后在一定程度上能自动补偿，工作寿命长。

④与工作介质相适应。

⑤结构简单，装拆方便，价格低廉。

⑥应保证互换性，实现标准化、系列化。

密封件是机械产品的重要基础元件，其制造精度要求较高，密封件产品无论在结构上还是材料上都需要高精技术和装备支撑。

1.1.2　密封的分类

密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。

静密封主要有点密封、胶密封和接触密封三大类。根据工作压力，静密封可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软、接触宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬、接触宽度很窄的金属垫片。

动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件及与其作相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般来说，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合；非接触式密封的密封性较差，适用于速度较高的场合。

具体密封形式与主要应用如下。

①填料密封　用于泵、水轮机、阀、高压釜，可用缠绕填料、纺织填料或成型填料。

②O形密封圈　用于活塞密封，可广泛用作静密封，耐久性良好。

③Y形密封圈　用于活塞密封，有时作静密封。

④机械密封　用于泵、水轮机、高压釜、压气机、搅拌装置，可用不同的材料组合，包括金属波纹管密封。

⑤油封　与其他密封并用，防尘，用于轴承、齿轮箱等。

⑥分瓣滑环　用于水轮机、汽轮机，多用石墨制作滑环。

⑦迷宫式密封　用于汽轮机、泵、压气机，作往复密封用时，宜高速，低速不用。

⑧浮动环　用于泵、压气机。

⑨活塞环　用于气体压缩机、内燃机等。

⑩离心密封和螺旋密封　用于泵类设备。

磁流体密封　用于压气机，只用于气体介质。

1.1.3　密封材料

密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料具有不同的适应性。对密封材料的要求一般是材料致密性好，不易泄漏介质；有适当的机械强度和硬度；压缩性和回弹性好，永久变形小；高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂；耐腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不黏附在金属表面上；摩擦因数小，耐磨性好；具有与密封面结合的柔软性；耐老化性好，经久耐用；加工制造方便，价格便宜，取材容易。橡胶是最常用的密封材料，适合于作密封材料的还有石墨、聚四氟乙烯以及各种密封胶等。

各种密封材料的特性及主要应用如下。

①丁腈橡胶　耐油、耐热、耐磨性好，广泛用于制作密封制品，但不适用于磷酸酯系列介质，使用温度为-40～120℃，用于制作O形圈、油封，适用于一般的液压、气动系统。

②氢化丁腈橡胶　强度高、耐油、耐磨、耐热、耐老化，使用温度为-40～150℃，用于高温、高速的往复密封和旋转密封。

③橡塑胶材料　弹性模量大、强度高，其他性能同丁腈橡胶，使用温度为-30～80℃，用于制作O形圈、Y形圈、防尘圈等，用于工程机械及高压液压系统。

④氟橡胶　耐热、酸、碱及其他化学药品且耐油（包括磷酸酯系列液压油），适用于所有润滑油、汽油、液压油、合成油，使用温度为-20～200℃，用作耐高温、化学药品及耐燃液压油的密封材料，在冶金、电力等行业用途广泛。

⑤聚氨酯　耐磨性能优异，强度高，耐老化性能好，使用温度为-20～80℃，适用于工程机械和冶金设备中的高压、高速系统的密封。

⑥硅橡胶　耐热、耐寒性好，压缩永久变形小，但机械强度低，使用温度为-60～230℃，适用于高、低温下的高速旋转密封及食品机械的密封。

⑦聚丙烯酸酯　耐热性优于丁腈橡胶，可在含极性添加剂的各种润滑油、液压油中工作，耐水性较差，使用温度为-20～150℃，可用于各种小汽车油封及各种齿轮箱、变速箱，可耐中高温。

⑧乙丙橡胶　耐候性好，在空气中耐老化、耐油性能一般，可耐氟利昂及多种制冷剂，使用温度为-50～150℃，用于冰箱及制冷机械的密封。

⑨聚四氟乙烯　化学稳定性好，耐热、耐寒性好，耐油、水、汽、药品等各种介质，机械强度较高，耐高温，耐磨，摩擦因数极低，自润滑性好，使用温度为-55～260℃，用于制作耐磨环、导向环、挡圈，为机械上常用的密封材料，广泛用于冶金、石化、工程机械及轻工机械。

⑩尼龙　耐油、耐热、耐磨性好，抗压强度高，抗冲击性能好，但尺寸稳定性差，使用温度为-40～120℃，用于制作导向环、支撑环、压环、挡圈。

聚甲醛　耐油、耐热、耐磨性好，抗压强度高，抗冲击性能好，有较好的自润滑性能，尺寸稳定性好，但屈挠性差，使用温度为-40～140℃，用于制作导向环、挡圈。

1.1.4　车辆密封

车辆的多个重要部分都涉及密封装置。

发动机是整部车辆心脏，为车辆的行走提供动力，是车辆动力性、经济性、环保性的综合体。活塞环是车辆发动机的一个非常重要的零件，也是运动摩擦副零件中唯一作轴向运动、径向运动和旋转运动（二冲程活塞环因定位销的作用不作旋转运动）的零件。为确保发动机能连续有效地工作，将可燃混合气全部有效功传给活塞，必须使气缸与活塞之间有良好的密封性能。完好可靠的密封措施也是发动机润滑、燃油及冷却系统正常工作的必要条件。

汽车用油封是旋转密封件结构最复杂、技术含量高、应用最广泛的精密橡胶元件。它的质量好坏不仅影响汽车的密封性能和使用寿命，更重要的是影响汽车的行驶和安全性。变速箱及驱动桥用油封的主要功能是防止润滑油从孔与轴之间的配合间隙处向外渗漏，同时防止灰尘及杂质进入内部。油封要在汽车任何工况下确保其密封性和工作可靠性，就必须能够承受高转速、耐介质、耐高温和低温的工作条件。汽车轮毂轴承的密封结构在轴承所在的空间和成本中占有量很小，但对轴承使用起重要作用。如果轴承密封能力不好，会导致外界泥沙、灰尘和水汽等侵入，使其发出异响，加重沟道和钢球的磨损，使沟道、钢球表面疲劳剥落，严重地影响其使用寿命，有些情况下甚至会导致车轮突然卡死造成严重的事故。

汽车的自动变速、制动、悬架及转向等机构常采用液压与气动系统。汽车起重机常用液压回路包括起升、伸缩、变幅、回转、支腿及转向等机构的液压回路。自卸汽车采用液压缸顶升车厢。高空作业车、环卫车、机场用车辆、厢式车、消防车等有其独特的液压系统。液压系统压力高，泄漏造成的危害大，密封与泄漏控制是车辆液压与气动系统的重要课题。

密封胶条在汽车上具有很重要的作用。在汽车上，密封胶条不仅能够防水、防尘，而且还有减噪、缓冲的作用，对于保持车内清洁性、乘坐舒适性以及延长车体使用寿命等具有相当重要的意义。同时，密封胶条还是乘用汽车特别是豪华型轿车的外观装饰品，成为汽车性价比的明显标志之一。

车辆密封关系到车辆安全、平稳、舒适、环保、节能、运行成本等重要技术经济指标，搞好车辆密封与泄漏治理任务艰巨、意义重大。