国产液压凿岩机转钎机构一般为旁侧给水，其密封装置的材料及结构参数的选择，对密封效果及寿命有很大影响，进而影响到凿岩机的工作效率。

1.水封装置的受力情况及对材质的要求

液压凿岩机转钎旁侧给水机构主要由水套1，水封2，钎尾3等组成(见图1)，凿岩机工作时，钎尾既转动，又作轴向高频冲击运动，传递冲击能量，YYC250B型液压凿岩机水封工作参数为钎尾转速220r/min，钎尾冲击频率60Hz，冲洗水压1MPa，凿孔速度110cm/min。从这些数据可以看出水封处于强冲击高频轴向抖动和回转引起的复合摩擦运动状态，因此要求水封材料应具有:

①水解稳定性好，即在水中体积变化小(不易膨胀和收缩)，难溶解，难软化或硬化。

②回弹性能高，即压缩复原性大，变形小。

③耐磨性好，摩擦系数小。

④抗张强度、硬度、撕裂强度等机械性能必须具有较高的指标。

⑤与金属接触不相互起作用(如粘着腐蚀等)。

经过比较，我们选用的水封材料是聚氨酯，因为这种材料的分子结构含有氨基甲酸基团

机械强度高，为一般丁腈橡胶的1~4倍。耐磨性能优越，为天然橡胶的10~15倍。具有良好的耐油性，为丁腈橡胶的5倍以上。此外，耐臭氧及耐老化性能均好。

需要说明的是聚氨酯材料有两大类型数种牌号，不同选择，则密封效果不一样。一类为聚酯型聚氨酯，其牌号有东风-1，JA3等，另一类为聚醚型聚氨酯，其牌号有JA2，JA5等，其中聚酯型聚氨酯的物理机械性能尚好，但其耐水性能差、即水与该材料弹性体中的极性基因容易发生化学反应，使弹性体的结构遭到破坏，因此弹性体中的极性基团越多，则其耐水性就越差，与之相比，聚醚型聚氨酯弹性体中的极性基团数量较少，所以其耐水性能要比聚酯型高5倍以上，但由于聚醚型结构中醚键内聚能较低，故其机械性能又不如聚酯型好，很明显如果取两者的优点，两种材料合一，再加入耐磨填料，增加其耐磨性、刚性和硬度，使它既具有优良的机械性能，又具有良好的耐水性是最为理想的材料，为此，我们与橡胶制品厂(聚氨酯生产单位)协商，专门试制上述二合一的混炼型聚氨醋材料，经使用表明，这种材料做成的水封，其密封效果和使用寿命都大为提高。

2.水封密封圈种类的选择

考虑到转钎机构水封受力的特点，选用Y型密封圈，因为这种密封圈具有:①自封作用，当受到压力作用后，能起到自封的效果，密封性能好；②工作阻力小，运行平稳；③稳定性好，适合高速变压的液压件密封，而O型密封圈在此情况下容易发生扭转损伤。

3.密封机理

Y型圈的密封机理主要是唇的自封作用，图2是Y型图装入水套槽中的接触压力分布，无压力时，仅因唇尖的变形而产生很小的接触压力(见图2b)，当内压作用后，根据物理学中的巴斯葛原理，在密封的情况下，与介质接触的每一点上均作用有与内压相等的法向压力，所以密封圈底部将受到轴向压缩，唇部受到周向压缩，因之使唇部与钎尾轴接触面变宽，同时接触压力增大(见图2c)，当内压再升高时，接触压力的分布形式和大小进一步改变(图2d)，使唇部与轴配合更紧密，所以密封性更好，这就是“自封作用”。由于这种自封作用，使用Y型圈作为水封密封装置是较为合适的。

4.唇面的几何形状对密封效果及寿命的影响

接触压力的分布与唇面的形状有很大的关系，唇形密封圈具有良好密封性能的关键是其密封接触带压力的分布和适当的尖峰压力。图3a所示为Y型密封圈唇部有、无倒角的密封效果的比较，从图中可以看出，具有倒角者由于唇口密封接触带压力存在突峰，最能满足唇形密封圈密封性能的要求，密封效果最佳。通过对前唇角θ的合理选取，可以大大减少泄漏量，θ>30°时的泄漏量只有θ=0°时的一半。图3b所示为Y型密封圈跟部有、无倒角的密封效果比较，与唇部倒角相反，跟部倒角在工作压力作用下，导致跟部产生第二压力峰值，阻止水液返流，而使泄漏增多。跟部无倒角者，没有第二压力峰值，密封效果好。

5.密封圈结构参数对密封效果及寿命的影响

密封圈的设计、结构参数选择得合理，可以使材料的优良性能得到充分的发挥。Y型密封圈对性能和寿命有着重大影响是1与h(见图4)之间的关系，经实际应用，1与h的比值为1时，密封圈能在较长的时间内保持较少的泄漏量，所以从密封的效果考虑,水封1/h的值应取1为宜。

另外，水封使用一段时间后，唇口会磨损，如果唇口得不到补偿，就会引起泄漏，所以唇部厚度b的取值，应根据材料本身的物理机械性能及钎尾轴径的大小选取，在保证唇口有足够的刚度前提下，尽量满足唇口补偿的要求，使唇口有良好的反弹性及补偿磨损量。

6.唇形密封圈的安装

安装密封圈时，如果不小心，很容易将密封圈划伤或变形，影响质量，甚至不能使用，所以应当注意:

①装密封圈的部位(水套)的端部，应有15°~30°的倒角，以免密封圈从端部装入时被划伤;

②装密封圈需要通过的孔口处，也应有15°~30°的倒角；

③装密封圈时，为了减少装配阻力，应在装入部位注涂润滑脂或工作油；

④装密封圈时，应尽量避免使其有过大的拉伸，以免引起塑性变形。

总之，正确选择水封材料及合理的结构设计，加上细心的安装，是提高液压凿岩机转钎机构密封效果和使用寿命的关键。实践表明，上述的理论分析和实际应用，已取得了满意的成绩，密封效果改善，使用寿命大大提高。