极端工况（高温/ 高湿）对液压密封件性能的影响及改进对策

前言

在我国工业发展过程中，液压传动系统广泛应用于冶金、矿山、交通、能源等领域，成为实现动力转换和精密控制的重要支撑。液压密封件作为液压系统不可或缺的功能部件，其任务是有效防止液体泄漏、阻隔污染物侵入、维持系统压力以及确保运动部件顺畅协作。而液压密封件实际应用中常常会处于极端环境中，面临着高温、高湿等环境，在这种环境下密封件材料容易发生软化、热分解、尺寸固定性降低等问题，导致泄漏频发甚至失效停机。因此，相关人员需要明确极端环境对液压密封件的影响，并制定有效地改进对策。

一、常用液压密封件的结构形式

液压传动系统中采用的常规液压密封件，可根据密封耦合界面间是否存在相对位移，初步划分为静密封元件与动密封元件两大类别。当密封耦合界面之间呈现周期性直线位移时，所适配的密封元件被定义为往复运动液压密封元件（亦称滑动密封元件）。若密封耦合界面间存在绕轴旋转位移（或称回转位移），则对应配置的密封元件归类为旋转运动液压密封元件（通称回转密封元件）。基于上述运动特性划分维度，液压传动系统常用液压密封件按构型特征可系统归纳为六大类型：密封垫片类、填料密封组件、自封式压紧密封单元、自封式唇吻密封单元、复合式密封总成以及防尘隔离密封装置[1]。

二、极端工况（高温/ 高湿）对液压密封件性能的影响

（一）缩短液压密封件材料寿命

液压密封件的材料长时间遭受复杂的侵蚀作用，这会直接影响其理化性能的稳定性，在高温环境下不断升高的温度会加快高聚物，橡胶及其复合材料结构链的移动与断裂，引发热老化和材料疲劳等情况。高湿度条件下，水分子渗入密封材料内部，也会造成材料膨胀、变软，还可能引发内部发生分子间的水解反应，致使材料渐渐失去原本的弹性和强度。诸多因素相互影响，使得密封件在极端环境下更容易产生表面龟裂，脆断，粘连或者剥离等劣化状况，进而影响到密封件的使用寿命和可靠性[2]。

（二）降低液压密封件的密封效果

高温环境下，密封件与金属配合面之间原先合适的尺寸可能会因为各种材料热膨胀系数存在差别而出现改变，这容易使密封间隙发生改变，进而影响到密封的效果。而且在高湿度环境下，材料内部含有的水分所产生的体积膨胀还会引发密封件与沟槽之间原本恰当的过盈配合失常，出现过于紧固或者松动的情况，这容易形成一些细微的泄漏途径，从而减小密封件对于液压介质的阻挡性能，加大系统内部发生泄漏的可能性。而且这种改变常常是无法逆转且难以事先知晓的，所以处于极端环境之下的液压系统的密封稳定性遭遇着更大的难题。

（三）影响密封件的润滑与防护功能

在高温环境下，润滑油品或者脂类物质的挥发和氧化速度会明显加快，这样就容易在润滑界面上出现缺油、结焦等状况，从而引发密封件和运动部件之间摩擦力增大以及磨损加剧。在高湿度的环境下，润滑剂有可能会吸收水分而发生乳化现象，进而减小润滑效果，而且还会促使密封件表面生长微生物，使微生物降解作用提前发生。外界环境里的水分和杂质常常会利用密封性能变差的机会进入到系统当中，造成腐蚀、污染以及一系列性能不稳定之类的后果，这些间接的影响常常在非常规工作状态下成为限制液压密封件稳定运行的关键要素，应当给予足够的关注。

三、提升液压密封件性能的有效措施

（一）确保液压密封件与密封表面之间形成一定厚度的润滑油膜

在液压密封系统的设计与选型过程中，需紧密结合液压传动装置的整体构型特征与功能需求导向，针对多维度关键参数展开综合解析。

这些参数涵盖执行机构负载谱特性、系统压力工况谱分布、运动副相对速度变化区间以及环境温场波动范围等核心要素。基于上述多因子协同分析框架，最终遴选具备适配材料属性与优化结构形态的液压密封元件及其集成装置。该选型策略旨在确保密封副界面间形成具备理想厚度的边界润滑膜层，通过有效调控摩擦副接触状态，显著抑制液压密封件与配合表面的摩擦学损伤进程，进而实现系统性泄漏路径的主动阻断目标[3]

（二）提高相对运动耦合面的设计制造精度

1. 合理控制密封间隙。当密封间隙轴向尺寸减小时，液压密封元件因过盈量增大而侵入配合间隙的概率相应降低，这不仅直接抑制了密封体结构性损伤风险，更从源头上削弱了介质泄漏路径的形成基础。然而，实现微观尺度精密间隙控制需依赖超高等级机械加工精度保障，对运动副构件的几何精度与形位公差提出严苛要求，不可避免地造成制造成本指数级攀升。基于装配工艺可行性及密封组件维护便捷性考量，运动耦合界面必须预设合理的配合公差带——密封间隙。比如在墙体屋面材料生产设备液压缸的工程实践中，经大量服役数据验证表明：采用H8/f8 或 H9/f9 公差带配置的间隙配合模式，可在多重约束条件下实现最优技术权衡。该配置方案既能构建具有理想膜厚参数的流体动压润滑膜层，保障摩擦副润滑状态稳定性；又可同步达成液压缸服役寿命的渐进式延拓目标，同时将工作介质泄漏量控制在工程允许阈值内，最终实现系统可靠性与经济性的协同优化。

2. 选用合适的表面加工质量。在液压密封件工作时，如果密封表面太粗糙，就会导致密封件在极端工况下出现泄漏情况。但是如果密封表面太光滑，也会导致液压密封件在高湿的环境下失效。因此，相关人员可以结合当前生产需要，对密封表面粗糙度进行合理控制。通常设置在 0.2-1.6μm 之间。

（三）改善液压密封件的工作环境

为了进一步降低极端工况对液压密封件的影响，需要对现有工作环境进行改善，以墙体屋面材料制造工艺为例，在墙体屋面材料生产过程中作业环境呈现显著恶化特征。该区域普遍存在 PM10 级气载颗粒物弥散现象与空气污染物浓度超标问题，构成典型工业恶劣工况。为保障全液压自动压坯机传动单元（液压站）运行可靠性，应采取双重防护策略。首先，可以将液压动力单元置于独立密闭舱室，同步实施液压介质热管理工程。通过强制对流散热装置与油温实时监测系统构建热工管理闭环，确保液压传动系统在允许温升阈值内持续运行。 其次，需要注重对车间粉尘的综合治理。可以在生产区域布设压捕集装置，经由高效气力输送管网连接三级除尘单元，实现原料粉体（含散逸粉尘）的循环回收利用，同步达成生产成本优化与室内空气质量提升双重目标。

结束语：综上所述，极端工况下液压密封件面临复杂多变的挑战，本文结合不同工况下对液压密封件的实际影响，提出了有效的改进策略，包括提高相对运动耦合面的设计制造精度、改善液压密封件的工作环境等。未来，随着智能材料、纳米技术及仿生密封理论的不断突破，液压密封件将在耐高温抗老化、自愈合防腐蚀等方面实现进一步跨越。因此，相关人员需要加快新材料及新结构的实际应用步伐，以支撑我国重大装备向更高性能、更强环境适应力的方向发展。

参考文献

[1] 丁贝, 王聚财, 朱珠, 等.某型液压缸活塞组合密封圈改进研制[J].特种橡胶制品 , 2024, 45(6):45- 50.

[2] 宋楠 , 卢飞 .T CU 中密封件骨架对传感器信号影响研究 [J]. 液压气动与密封 , 2024, 44(9):83- 87.

[3] 严誉乾 , 吴张永 , 崔季 , 等 . 低温环境液压元件密封研究进展 [J].机床与液压 , 2024, 52(20):221- 229.