1.4.2 液压缸密封技术的展望
1.液压缸密封技术标准化工作展望
除GB/T 15622—××××《液压缸试验方法》、JB/T 10205.1—××××《液压缸 第1部分：通用技术条件》等标准正在修订中外，以下4项标准也将修订，见表1-71。
表1-71 将要修订的4项标准
国家2021年重点专项“航空液压系统高性能密封件”也可能产生“航空液压系统组合密封圈”这样的标准，或许包括橡胶密封圈、挡圈和试验方法等标准。
2.设计观念的不断进步
除在本书第1版提出的，现在液压缸密封设计一般都有了整体观念，注意各密封件或密封装置间的协调、统一配置。密封系统概念的提出，有力地强化了这一观念。设计密封系统着眼于液压缸整体性能，既要满足液压缸对密封的技术要求，又要保证液压缸的使用寿命，同时，还要兼顾液压缸低压、低温、低速、高压、高温、高速等方面的性能要求。
密封系统设计的整体观念表现在注意防止或减轻密封件所受冲击，注意防止或减少密封件与液压油液中污染物接触的机会，以及注意防止和减少外部污染物进入液压缸内部等；密封系统的整体观念还表现在，对各串联布置的各密封件分工明确，注重追求导向、抗偏载、润滑、密封、抗污染及使用寿命等综合性能最优化，对于背靠背布置的密封件（双向密封，如活塞密封）也要兼顾彼此，注意困油、泄压及挤出（挤压）问题，追求简单、合理、可靠。因此，液压缸密封系统设计也可理解为是一种优化设计。
液压密封系统设计的内涵是将各密封件进行协调、统一配置，充分利用现有密封件，尽可能发挥各密封件优点，避免其缺点，将它们组合、搭配，形成协调、统一的配置。
现在，作者至少认为，液压缸活塞杆密封系统应处于“润滑摩擦”。
3.采用泄漏失效设计准则
对于压力容器的泄漏，常用紧密性（tightness）这一概念来比较或评价密封的有效性。紧密性用被密封流体在单位时间内通过泄漏通道的体积或质量，即泄漏率来表示。漏与不漏（或零泄漏）是相对于某些泄漏检测仪器的灵敏度范围而言的。不同的测量方法和仪器有不同的灵敏度范围。不漏的含义是容器泄漏率小于所用泄漏检测仪器可以分辨的最低泄漏率。因此，泄漏只是一个相对的概念。
为评定密封[8]质量，美国压力容器研究委员会（PVRC）对螺栓法兰接头定义了五个级别的紧密性水平，即经济、标准、紧密、严密和极密，每级相差10-2数量级。标准紧密度是单位垫片直径（外直径150mm）的质量泄漏率为0.002mg/（s·mm）。
由于泄漏是一个受众多因素，包括安装、设计、制造和检验、运行和维护等影响的复杂问题，现有的设计规范中有关密封装置或连接部件多数没有与泄漏发生定量的关系，而是用强度和/或刚度失效设计准则替代泄漏失效设计准则，并结合使用经验，以满足设备接头的密封要求，如参考文献[65]中介绍的Waters的法兰设计方法。
该方法将泄漏失效设计准则作为法兰接头设计准则之一融入了规范，从结构的完整性（强度）和密封性，即从应力分析和密封分析两个方面保证法兰组合件的使用和安全要求。
GB/T 35023—2018《液压元件可靠性评估方法》中也规定，“5 可靠性的一般要求 5.5 确定可靠性之前，应先定义‘失效’，规定元件失效模式。”
对液压缸及其密封“采用泄漏失效设计准则”，还必须坚持“泄漏先于爆破”这样一种先进的设计理念。
在GB/T 40541—2021《航天金属压力容器结构设计要求》中给出了“泄漏先于爆破”的定义，一种设计理念，潜在关键缺陷通过加压产品后扩大，导致压力降低而泄漏，而非破裂或者爆裂。（作者认为应是“导致泄漏而压力降低，而非破裂或者爆炸”）
4.对液压缸外泄（渗）漏的认识与表述
对于液压缸活塞杆处，当活塞杆运动时，如果想达到“零”泄漏是非常困难的。理论上的所谓“零”泄漏工况出现在杆带出液压油液量与杆带回液压油液量相等时，并且当条件一旦发生变化，此工况即行消失。另外，在GB/T 3766—2015《液压传动 系统及其元件的通用规则和安全要求》中规定，“6 安全要求的验证和验收测试 应以检查和测试相结合，对液压系统进行下列检验：d）除液压缸活塞杆在多次循环后有不足以成滴的微量渗油外，其他任何元件均无意外泄漏。”以“渗油”来表述液压缸活塞杆处的（外）泄漏不尽合理，此处的泄漏量以“滴”计按表1-72来表述较为合适。
表1-72 液压缸活塞杆处泄漏量分级
注：1.参考GB/Z 18427—2001，并且描述的是在观察期间内目视的泄漏状态。
2.在GB/Z 18427—2001中没有使用“渗油”或“渗出”这样的术语。
作者已经建议，在JB/T 10205.1—××××《液压缸 第1部分：通用技术条件》讨论稿中对液压缸活塞杆处泄漏量进行分级，并将“活塞杆上的油膜不足以形成油滴或油环”定为3级（外）泄漏。
5.国家重点研发密封材料
在国家重点研发计划中的“高性能制造技术与重大装备”重点专项2021年度项目申报指南中，项目指南二级标题中有“2.4 航空液压系统高性能密封件”，其为共性关键技术之一。
研究内容包括：
1）研究航空液压系统高性能密封件材料与性能评价技术与标准。
2）突破高性能密封件—主机系统协同设计、密封件高形状精度与高质量表面加工、可靠性评价等关键技术。
3）搭建振动、温度和压力耦合的极端工况拟实基础试验平台。
4）研发密封件生产过程典型工艺绿色化技术及装备。
5）研制航空作动器、起落架等液压系统高性能密封件。
考核指标包括：
1）航空高性能密封系统设计软件1套。
2）航空液压系统高性能密封件工作压力0～35MPa，工作温度-60～200℃，工作寿命≥3000h，泄漏率≤0.2mL/1000次往复循环。
3）试验平台：瞬时工作压力≥70MPa、最大工作压力≥56MPa、最大往复运动≥15m/s，工作温度-70～250℃。
4）技术就绪度达到7及以上，在航空液压系统中实现应用验证。
5）制定相关团体、行业或国家技术标准≥3项，申请发明专利≥5项。
据介绍，一种与航空液压油相容，工作压力0～35MPa，工作温度-60～200℃，工作寿命≥3000h，泄漏率≤0.2mL/1000次往复循环的航空液压系统组合密封圈已经研制成功，其中的弹性体材料是作者尤为关注的。
苏州美福瑞新材料科技有限公司送检了TPU1、TPU2、TPU3热塑性聚氨酯密封材料，国家橡胶密封制品质量监督检验中心（西北橡胶塑料研究设计院有限公司橡胶密封制品检验实验室）2021年3月10日签发了《检验报告》（NO.2021-03-07），检验结果见表1-73。
表1-73 TPU1、TPU2、TPU3热塑性聚氨酯低温回弹检验结果 （单位：℃）
注：1.GB/T 7758—2002《硫化橡胶 低温性能的测定温度回缩法（TR试验）》已被GB/T 7758—2020《硫化橡胶 低温性能的测定 温度回缩程序（TR试验）》代替。
2.对于新材料，可按GB/T 37264—2018《新材料技术成熟度等级划分及定义》、GB/T 40518—2021《航天工程技术成熟度评价指南》等标准评价或判定。
尽管此密封材料的低温性能，如10%回缩率的温度TR10有所突破，但此密封材料最高工作温度无法同时也达到200℃高温。
[1]超高压液压机是工作介质压力不低于32MPa的液压机，具体请见GB/T 8541—2012《锻压术语》。公称压力≥32MPa的液压缸相应的也可称为超高压液压缸。
[2]在TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》附件A中规定，“压力容器的设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级：低压（代号L）0.1MPa≤p＜1.6MPa；中压（代号M）1.6MPa≤p＜10.0MPa；高压（代号H）10.0MPa≤p＜100.0MPa；超高压（代号U）p≥100.0MPa。”或可以参考，但液压缸不在此规程和GB/T 34019—2017《超高压容器》的适用范围内。
[3]在NOK株式会社《液压密封系统-密封件》2020年版产品样本中有“贯穿泄漏”。
[4]为了区别“渗漏”，一些参考文献使用“穿漏”描述液压缸泄漏，但“穿漏”有刺穿或通过孔泄漏的含义，这与液压缸泄漏的实际情况不完全相符。本书以“窜漏”作为优先术语，但仍以“穿漏”“串漏”作为其同义词使用。
[5]作者不同意在有些参考文献中把窄截面不等高唇Y形圈称为Yx圈的说法。
[6]作者参考了NOK株式会社2010版的液压密封系统密封件。经核对，NOK株式会社《液压密封系统-密封件》2020年版产品样本相关内容基本没有变化。
[7]在JB/T 10205.2—××××《液压缸 第2部分：缸筒技术条件》中拟采用Rz。
[8]“‘密封’只是一个相对的概念。”更为确切。