Y形密封圈依靠其張開(kāi)的唇邊貼于密封副偶合面。無(wú)內(nèi)壓時(shí)，僅僅因唇尖的變形而產(chǎn)生很小的接觸壓力。在密封的情況下，與密封介質(zhì)接觸的每一點(diǎn)上均有 與介質(zhì)壓力相等的法向壓力，所以唇形圈底部將受到軸向壓縮，唇部受到周向壓 縮，與密封面接觸變寬，同時(shí)接觸應(yīng)力增加。當(dāng)內(nèi)壓再升高時(shí)，接觸壓力的分布 形式和大小進(jìn)一步改變，唇部與密封面配合更緊密，所以密封性更好，這就是Y 形圈的“自封作用”。由于這種自封作用，一個(gè)Y 形圈能有效的封住32MPa 的高壓。
壓力賦能型密封的有效密封壓力等于預(yù)壓力與流體壓力之和。Y形密封圈 通過(guò)唇邊的作用將流體壓力有效作用于密封，其預(yù)壓力可以降到很小值，并且流 體壓力越高，預(yù)壓力的效用越小，在高壓場(chǎng)合，預(yù)壓力的作用可以忽略不計(jì)。這 時(shí)降低密封摩擦力是有利的，因?yàn)槊芊饽Σ亮εc密封接觸壓力成正比。所以Y 形密封圈在保證密封的同時(shí)，摩擦力小于擠壓型密封。
Y 形密封圈主要用于往復(fù)密封，由其工作原理可知，Y 形圈安裝時(shí)，唇口要對(duì)著壓力高的一側(cè)，才能發(fā)揮作用，所以Y 形密封圈只能單向起作用。
當(dāng)偶合件以工作速度作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在密封唇與滑移面之間形成一層密封油 膜，油膜的存在可改善密封圈的摩擦條件，減小磨損;油膜在氣動(dòng)密封中起密封 作用。在液壓元件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)件伸出與縮進(jìn)時(shí)油膜厚度是不同的，這一 油膜厚度差積聚會(huì)造成泄漏。所以，Y 形圈正常工作時(shí)，也有極少量泄漏發(fā)生， 當(dāng)往復(fù)速度大時(shí)，泄漏量大。這是因?yàn)橥鶑?fù)速度大時(shí)，往復(fù)次數(shù)變得很頻繁，同 時(shí)油膜的流體動(dòng)力作用使油膜厚度增加，形成了油膜的快速積聚作用。當(dāng)工作油 的粘度增大時(shí)，油膜厚度因此增加，往復(fù)速度所造成的泄漏量也增大。但是由于 液壓油的粘度隨著溫度的升高而降低，所以液壓設(shè)備在低溫下啟動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)開(kāi)始 時(shí)的泄漏較大，隨著運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因各種損失引起溫度升高，泄漏量會(huì)逐漸減少。
活塞在往復(fù)形成中的泄漏情況是不同的。當(dāng)內(nèi)壓較低時(shí)，抽出行程中的泄漏 量隨內(nèi)壓增大而增大;壓入行程中隨內(nèi)壓增大而減小。當(dāng)內(nèi)壓足夠大時(shí)(約大于7.5MPa)，泄漏不再隨內(nèi)壓而變化。
當(dāng)Y 形密封圈內(nèi)壓p1 較低時(shí)，摩擦力隨內(nèi)壓增大而增大。當(dāng)內(nèi)壓足夠大時(shí)，摩擦力不再有很大變化。如潤(rùn)滑良好，甚至有下降趨勢(shì)。國(guó)外關(guān)于Y 形圈的起 動(dòng)摩擦試驗(yàn)結(jié)果表明起動(dòng)摩擦與停車時(shí)間關(guān)系不大，這是與O 形圈最大的區(qū)別。 這對(duì)于斷續(xù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械是極為有利的。同時(shí)在內(nèi)壓較低時(shí)，起動(dòng)摩擦隨內(nèi)壓得增 大而增大，當(dāng)內(nèi)壓超過(guò)5MPa 時(shí)，起動(dòng)摩擦將與內(nèi)壓無(wú)關(guān)。所以對(duì)于高壓斷續(xù)的 機(jī)械，不會(huì)有起動(dòng)摩擦過(guò)大的問(wèn)題。密封唇邊磨損后，因介質(zhì)壓力的作用，唇邊具有一定的自動(dòng)補(bǔ)償能力。
Y形密封圈主要失效原因及其解決措施
1) 間隙咬傷
Y形密封圈的間隙咬傷現(xiàn)象與原因與O形圈的類似，發(fā)生在根部。同樣，解決措施是：根據(jù)工作壓力限制密封間隙、正確選用Y 形圈材料。對(duì)工作壓力 大于16MPa 的Y 形密封圈，應(yīng)設(shè)置擋圈或使用根部鑲有擋圈的專用密封圈。擋 圈通常使用剛性較高的塑料材料，如聚四氟乙烯，聚酰胺等。
2) 逆壓損壞
Y 形密封圈作為雙作用活塞缸的活塞用密封時(shí)，必須成對(duì)使用，以封住兩個(gè)方向的高壓流體。這樣在活塞上兩個(gè)背靠背的唇型圈之間，或在液壓缸活塞桿與 導(dǎo)套中間的兩個(gè)唇型圈之間就會(huì)逐漸滲入流體形成蓄壓。在工作壓力卸去時(shí)，或 往復(fù)運(yùn)動(dòng)中蓄壓壓力高于工作壓力時(shí)，Y 形密封圈在安裝槽內(nèi)就會(huì)從根部被反向 擠壓，其唇尖被擠入缸筒和活塞之間的縫隙內(nèi)被夾破，造成逆壓損壞。
逆壓損壞的防止措施是：
(ⅰ)、在活塞上開(kāi)小孔釋放蓄壓。當(dāng)工作壓力卸去時(shí)，通過(guò)小孔可以引出被困流體，釋放蓄壓。
(ⅱ)、設(shè)置支撐環(huán)。支撐環(huán)作用在活塞用Y 形圈的兩唇之間，頂住Y 形圈， 使之不能軸向竄動(dòng)，不被反向擠出。此外，凹槽部位開(kāi)置數(shù)個(gè)沿圓周均布的導(dǎo)油孔，以利于壓力介質(zhì)通過(guò)小孔作用于Y 形密封圈的凹部，撐開(kāi)Y 形密封圈的雙唇;同時(shí)避免造成背壓，使困油排油流暢，保持Y 形圈密封姿勢(shì)。這一措施對(duì) 防止Y形圈逆壓損壞效果更好。
3) 翻轉(zhuǎn) 如果運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力產(chǎn)生的外力矩大于密封圈本身的抗扭能力，密封圈就會(huì)整周翻轉(zhuǎn)或局部翻轉(zhuǎn)，喪失密封能力。為防止密封翻轉(zhuǎn)，可提高膠料硬度或采用支 撐環(huán)。設(shè)置支撐環(huán)對(duì)防止Y 形密封圈在安轉(zhuǎn)槽內(nèi)的各種錯(cuò)位均有較好的效果。Y 形密封圈鑲嵌擋圈后也能抑制翻轉(zhuǎn)。
4) 根部磨損
密封圈根部磨損嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起泄漏。根部磨損的主要原因是過(guò)盈量太大，產(chǎn)生較大的摩擦力及干摩擦所致。因此，必須注意密封圈的內(nèi)徑尺寸與孔軸及溝槽尺寸的關(guān)系。
對(duì)軸用Y 形密封圈，其內(nèi)徑d1 宜大于軸徑d2;其外徑D1 宜大于溝槽底徑 D2;對(duì)孔用Y 形密封圈，其內(nèi)徑d3 宜小于溝槽內(nèi)徑d4;其外徑D3 宜小于缸徑 D4。即Y形密封圈與溝槽底部要壓緊，與被密封滑移面有一定間隙;滑移面的 密封接觸應(yīng)力靠被密封介質(zhì)工作壓力作用在Y 形圈唇邊上獲得。
密封圈的磨損還與滑動(dòng)表面的粗糙度有關(guān)，粗糙表面加速密封圈的磨損;還 與加工方法有關(guān)。例如，同一級(jí)粗糙度的拋光軸對(duì)密封圈的磨損要比磨光軸小得 多。
5) 異常聲
液壓缸在高壓低速情況下工作時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生“辟里，辟里”的響聲。其原因是Y 形密封圈沿軸或缸內(nèi)壁滑動(dòng)時(shí)，橡膠與金屬接觸面出現(xiàn)短暫的附著—脫離—附著—脫離現(xiàn)象，這會(huì)使密封裝置的壽命降低。其解決方法是：降低橡膠的摩擦系數(shù)，使密封接觸面始終保持潤(rùn)滑油膜;還應(yīng)注意工作介質(zhì)或潤(rùn)滑劑的黏度不要過(guò)低的。
6) 塵埃損傷
泥水，塵埃和砂石等侵入液壓缸，往往會(huì)使密封圈產(chǎn)生異常磨耗，應(yīng)在活塞桿外伸端設(shè)置防塵圈，并保證防塵效果，以防有害雜質(zhì)進(jìn)入液壓缸。
Y形密封圈相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
HG 4-335-1966 Y形橡膠密封圈
JB/ZQ 4264-2006 孔用Yx型密封圈
JB/ZQ 4265-2006 軸用Yx型密封圈
