液壓旋轉接頭用于向旋轉設備之上的液壓執行機構輸送液壓介質的設備，本文探討液壓旋轉接頭的原理及結構，如何正確安裝、使用液壓旋轉接頭。

   由于液壓傳動相對于電氣傳動及機械傳動有很多的優點，液壓傳動在各行業中使用越來越廣泛。液壓旋轉接頭的應用逐漸廣泛。如果液壓執行機構相對于介質源是固定的，可使用鋼管向執行機構輸送介質。  如果執行機構相對于介質源有小量運動（移動、轉動、擺動）則可使用高壓軟管連接。如果在高速旋轉的軸上有一個液壓缸，向其輸送介質則需要用到旋轉接頭。目前，旋轉接頭還沒有形成標準化，生產廠家比較少，國內的產品還不是很成熟，相關的文章也很少。因此，本文希望對液壓旋轉接頭的安裝、使用、維護、設計及制造起到積極作用。
   冷軋廠的開卷機及卷取機的卷筒有漲縮功能，其目的是在縮徑狀態下裝卸帶鋼卷，在漲徑狀態開卷或卷取。卷筒內部有一四棱錐心軸，通過左側的液壓缸使心軸沿卷筒作軸向運動，四棱錐的軸向運動推動四塊扇形板沿卷筒作徑向運動，從而實現了卷筒的漲縮。實現漲縮的液壓缸和卷筒裝配在一起，并和卷筒一起作高速旋轉。向旋轉中的漲縮液壓缸輸送液壓油是通過左端的液壓旋轉接頭來實現的。旋轉接頭可大體分為兩部分，外殼和心軸。從液壓閥臺來的三根油管連接在旋轉接頭的外殼上，外殼相對于油管和地面是不動的。旋轉接頭的心軸和卷筒漲縮缸是通過螺栓把合在一起的，它之間是相對不動的。相對轉動在旋轉接頭的外殼和心軸之間產生。(如圖1所示的結構示意圖）。

液壓旋轉接頭原理及結構

   有三個油口和車間管路相連接，分別是A口、B口、和Y口中。三個油口與旋轉接頭的外殼是靜連接的。外殼和開卷機或卷取機是保持相對不轉動的。心軸的直徑小于外殼的直徑，其間隙與一般液壓缸的缸筒與活塞之間的間隙相當。由于安裝的原因使旋轉接頭在旋轉過程中會產生擺動，兩個軸承用于承受外殼擺動時產生的軸向力，并使心軸與外殼之間保持間隙。旋轉密封的材料為耐磨的復合材料或金屬材料，旋轉密封安裝心軸與外殼之間。旋轉密封能承受高壓，通常能達到200bar，材料較硬，密封性能不好。油封是骨架唇形密封，不能承受過高的壓力，通常不能超過3bar，但是其在低壓高速情況下有很好的密封性，其作用是封閉來自旋轉密封的泄漏油。泄漏油必須在很低壓力的情況下被排回油箱中，以保護油封不被損壞。在泄漏油管上不能安裝過濾器。旋轉接頭通過右端的法蘭與漲縮缸把合在一起，旋轉接頭的油口與液壓缸的油口對接。

   旋轉接頭的旋轉密封主要有兩類，復合材料密封和機械密封。復合材料密封的密封性能相對要好一些，用在液壓缸有中間定位的場合。使用復合材料密封的旋轉接頭由于密封本身的尺寸較小，可以使旋轉接頭制作的更加緊湊小巧。復合材料密封本身的成本也要比機械密封便宜很多。復合材料旋轉密封由兩部份組成，由一個PTFE材質的外環和一個NBR材質的O形圈組合而成。O形圈起到支承外環的作用，使整個旋轉密封更容易安裝。外環與旋轉接頭的外殼之間滑動。

   機械密封在理論上可以實現無接觸滑動，可以達到很長的壽命。機械密封的制作比較復雜，精度要求也比較高，相對較貴。目前采用機械密封的旋轉接頭國內還沒有生產。下圖是貝內克公司的產品內部結構示意圖。介質從外殼＞部件1＞部件3＞心軸＞液壓缸。機械旋轉密封套在心軸上，心軸與旋轉接頭之間的密封用的是上面提到復合材料旋轉密封，當機械旋轉密封卡死時，機械旋轉密封與心軸之間可以存在相對轉動，復合材料旋轉密封啟著保險作用，機械旋轉密封與外殼之間的配合與密封也是通過復合材料旋轉密封實現的。機械旋轉密封主要由4個金屬環組成，圖中分別標記為部件1、部件2、部件3、部件4。部件1與部件2通過螺栓把合在一起，工作狀態與外殼保持靜止，部件1通過沿圓周均布的多個油道將介質輸送到部件2，部件2通過沿圓周均布的多個油道將介質輸送到部件3，部件3通過沿圓周均布的多個油道將介質輸送到心軸。部件3和部件4通過螺栓把合在一起，工作狀態與心軸保持靜止。相對轉動在部件2（1）和部件3（4）之間發生。機械旋轉密封的結構使之能在滑動面之間總是有良好的靜壓油膜潤滑，從而實現機械旋轉密封的長壽命。

   如圖a和d是兩很小的環形間隙，間隙大約為0.005mm，b和c是兩個環形液腔。c腔的壓力約等于從外殼供給的壓力，它的存在推動部件1和2向右運動，介質進入b腔，b腔的環形面積約等于2倍c腔，即是Sb＝2Sc。當b腔壓力為c腔壓力二分之一時，將推動1和2向左運動。因此，介質壓力自動將b腔壓力平衡于外部供油壓力的一半。流徑間隙a與流徑間隙d的流量是相等的，流徑間隙a與流徑間隙d的壓差也是相等的，當滿足Ld/La=Rd/Ra時，在平衡點間隙a的大小與間隙d相等，即Ha=Hd。因此，如果Ha+Hd=0.01mm，則在平衡點Ha=Hd= 0.005mm

   與復合材料旋轉密封發生滑動磨擦的金屬面應該有較高的表面光潔度，表面鍍鉻并刨光到鏡面光潔度。其光潔程度大至與液壓缸的活塞桿光潔度相當。而機械式旋轉密封的滑動面雖然是靜態油膜潤滑，但壓力的變化會使滑動面有偶爾的接觸，從而導致磨損，另外直徑超過0.005mm的顆粒也會使滑動面磨損。因此，機械式旋轉密封應當表面淬硬，對滑動表面烤瓷可以更加延長機械式旋轉密封的運轉壽命。

實際應用中應當注意的問題

    安裝

    把液壓旋轉接頭安裝在轉動的設備上時，應當注意使旋轉接頭與旋轉設備保持良好的同軸。不好的同軸度使液壓旋轉接頭轉動時產生徑向擺動，無論對復合材料的旋轉密封或是機械式的旋轉密封或旋轉接頭的軸承，擺動都是很有害的。對復合材料的旋轉來說，周期變化的徑向力使其發生徑向滑動，密封的端面會被磨損，密封與旋轉接頭外殼之間的動態油膜不容易建立同樣使密封易于磨損。對機械式旋轉密封來說，徑向擺動會破壞靜壓油膜的平衡點，還可能使機械旋轉密封的動環與靜環之間產生徑向接觸，使金屬環磨損。

  旋轉接頭外殼的固定是為了使其不跟隨心軸同步旋轉，因此只要能阻止其作圓周轉動即可。不要使用更多的約束，徑向或軸向的力作用在外殼上會通過外殼傳遞給液壓旋轉接頭的軸承和內部的旋轉密封，迫使軸承或密封磨損或損壞。

  安裝油管的時候，保持油口的清潔是非常重要的，也是容易被忽略的。安裝的時候是非常容易將污染物帶入油口的。顆?？偸鞘拱l生滑動磨擦零件易于磨損。由于機械式旋轉密封的油膜間隙很小，污染物會劃傷滑動面甚至將機械式旋轉密封卡死，因此保持清潔對機械式旋轉密封更為重要。

  旋轉接頭的油封是用來密封轉動的心軸的，使旋轉密封的泄漏油從泄漏油管排回油箱。油封的耐壓通常不超過3bar，因此必須使泄漏油管順暢回油。在安裝時，決不能將旋轉接頭的泄漏油口堵死，如果泄漏油管上有閥門一定要在通入介質前確保開啟，否則油封必然被擠出。也不能將泄漏油管并入回油管，因為回油管的壓力通常會超過3bar。也不要在泄漏油管上安裝過濾器。

   使用　

  旋轉接頭通常有泄漏，所以一般不能用于要求保壓的場合，機械密封的旋轉接頭泄漏量更大。在要求控制液壓缸的行程的時候可以考慮伺服控制，以便對泄漏量進行補償。在液壓缸沒有中間定位的時候問題會簡單一些，只要在液壓缸運動到極限位置后持續供入介質即可。

   旋轉接頭一般是要用介質來潤滑和冷卻的，所以不能在未通入介質的情況下試車或開車。

   在對旋轉接頭或相關設備作檢修之后要確保開啟泄漏油管。

   可以通過對泄漏量的測量來估計液壓旋轉接頭的磨損或損壞情況。應當定期對旋轉接頭的泄漏量進行檢測跟蹤，以監測旋轉接頭的運轉狀況。