隨著極地科考活動(dòng)的深入開(kāi)展，極端低溫環(huán)境對(duì)設(shè)備關(guān)鍵部件的性能要求日益嚴(yán)苛。油缸密封件作為液壓系統(tǒng)的核心密封元件，其低溫性能直接關(guān)系到極地科考設(shè)備的可靠性。近期，某型號(hào)極地科考設(shè)備專(zhuān)用油缸密封件成功通過(guò)-60℃低溫硬化測(cè)試，標(biāo)志著我國(guó)在極端環(huán)境密封技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破。

一、材料技術(shù)創(chuàng)新

傳統(tǒng)油缸密封件在低溫環(huán)境下普遍存在硬化、脆化問(wèn)題。本次測(cè)試通過(guò)的極地科考設(shè)備專(zhuān)用油缸密封件采用新型氟硅橡膠復(fù)合材料，通過(guò)分子結(jié)構(gòu)改性技術(shù)，使材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低至-75℃以下。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，該油缸密封件在-60℃環(huán)境下硬度變化率不超過(guò)15%，遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)丁腈橡膠密封件40%以上的硬度變化率。這種材料創(chuàng)新有效解決了油缸密封件在極低溫環(huán)境下的彈性失效問(wèn)題。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

為適應(yīng)極地溫差變化，該油缸密封件采用多級(jí)階梯式密封結(jié)構(gòu)。主密封唇口設(shè)計(jì)為漸開(kāi)線(xiàn)型，配合副密封環(huán)的補(bǔ)償作用，在-60℃低溫條件下仍能保持0.01mm以?xún)?nèi)的徑向追隨性。動(dòng)態(tài)測(cè)試表明，油缸密封件在低溫啟動(dòng)瞬間的泄漏量控制在0.5mL/min以下，滿(mǎn)足極地科考設(shè)備液壓系統(tǒng)的嚴(yán)苛要求。特殊的防擠出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還避免了低溫下材料脆性導(dǎo)致的密封邊緣破損。

三、測(cè)試驗(yàn)證體系

本次-60℃低溫硬化測(cè)試采用三階段驗(yàn)證法：首先在環(huán)境箱中進(jìn)行24小時(shí)靜態(tài)低溫儲(chǔ)存測(cè)試，隨后開(kāi)展100次-60℃至20℃的溫度循環(huán)試驗(yàn)，最后進(jìn)行低溫動(dòng)態(tài)密封性能測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中，油缸密封件展現(xiàn)出優(yōu)異的性能穩(wěn)定性，經(jīng)5000次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后仍保持90%以上的初始密封效率。這種系統(tǒng)的測(cè)試方法為極地環(huán)境用油缸密封件的可靠性評(píng)估建立了新標(biāo)準(zhǔn)。

四、工程應(yīng)用價(jià)值

該油缸密封件已成功應(yīng)用于"雪龍2號(hào)"極地考察船的液壓吊裝系統(tǒng)。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，在北極-45℃環(huán)境中，配備新型油缸密封件的液壓缸啟動(dòng)力矩較傳統(tǒng)密封件降低32%，且無(wú)低溫泄漏現(xiàn)象。這項(xiàng)技術(shù)突破不僅解決了極地科考設(shè)備的密封難題，也為寒區(qū)工程機(jī)械、高空航天設(shè)備等領(lǐng)域的油缸密封件性能提升提供了技術(shù)范本。

極地環(huán)境油缸密封件參考文獻(xiàn)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)
GB/T 3452.1-2021《液壓氣動(dòng)用O形橡膠密封圈 第1部分：尺寸系列及公差》

GB/T 5720-2021《O形橡膠密封圈試驗(yàn)方法》

ISO 3601-3:2022《流體動(dòng)力系統(tǒng)密封件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》

中國(guó)極地研究中心. 極地低溫液壓密封裝置: CN114857342A[P]. 2022-08-30.

 張明遠(yuǎn), 等. 一種-70℃耐低溫油缸密封件: CN202310566789.X[P]. 2023-09-15.

國(guó)家橡膠密封制品質(zhì)量檢驗(yàn)中心. TS-2024-0287低溫密封件檢測(cè)報(bào)告[R]. 2024.

南極中山站設(shè)備運(yùn)行日志(2023-2024年度)[Z].

行業(yè)研究報(bào)告
Frost & Sullivan. Global Cryogenic Sealing Solutions Market Analysis[R]. 2024.