1、 密封原理
Y形圈依靠其张开的唇边贴于密封副偶合面。无内压时，仅仅因唇尖的
变形而产生很小的接触压力。在密封的情况下，与密封介质接触的每一点上均有
与介质压力相等的法向压力，所以唇形圈底部将受到轴向压缩，唇部受到周向压
缩，与密封面接触变宽，同时接触应力增加。当内压再升高时，接触压力的分布
形式和大小进一步改变，唇部与密封面配合更紧密，所以密封性更好，这就是 Y
形圈的“自封作用”。由于这种自封作用，一个 Y 形圈能有效的封住 32MPa 的
高压。
压力赋能型密封的有效密封压力等于预压力与流体压力之和。Y 形密封圈
通过唇边的作用将流体压力有效作用于密封，其预压力可以降到很小值，并且流
体压力越高，预压力的效用越小，在高压场合，预压力的作用可以忽略不计。这
时降低密封摩擦力是有利的，因为密封摩擦力与密封接触压力成正比。所以 Y
形密封圈在保证密封的同时，摩擦力小于挤压型密封。
Y形圈主要用于往复密封，由其工作原理可知，Y 形圈安装时，唇口要
对着压力高的一侧，才能发挥作用，所以 Y形圈只能单向起作用。
当偶合件以工作速度作相对运动时，在密封唇与滑移面之间形成一层密封油
膜，油膜的存在可改善密封圈的摩擦条件，减小磨损；油膜在气动密封中起密封
作用。在液压元件的往复运动中，运动件伸出与缩进时油膜厚度是不同的，这一
油膜厚度差积聚会造成泄漏。所以，Y 形圈正常工作时，也有极少量泄漏发生，
当往复速度大时，泄漏量大。这是因为往复速度大时，往复次数变得很频繁，同
时油膜的流体动力作用使油膜厚度增加，形成了油膜的快速积聚作用。当工作油
的粘度增大时，油膜厚度因此增加，往复速度所造成的泄漏量也增大。但是由于
液压油的粘度随着温度的升高而降低，所以液压设备在低温下启动时，运动开始
时的泄漏较大，随着运动过程中因各种损失引起温度升高，泄漏量会逐渐减少。
活塞在往复形成中的泄漏情况是不同的。当内压较低时，抽出行程中的泄漏
量随内压增大而增大；压入行程中随内压增大而减小。当内压足够大时（约大于
7.5MPa），泄漏不再随内压而变化。
当 Y形圈内压 p1 较低时，摩擦力随内压增大而增大。当内压足够大时，
摩擦力不再有很大变化。如润滑良好，甚至有下降趋势。国外关于 Y 形圈的起
动摩擦试验结果表明起动摩擦与停车时间关系不大，这是与 O 形圈最大的区别。
这对于断续运动的机械是极为有利的。同时在内压较低时，起动摩擦随内压得增
大而增大，当内压超过 5MPa 时，起动摩擦将与内压无关。所以对于高压断续的
机械，不会有起动摩擦过大的问题。密封唇边磨损后，因介质压力的作用，唇边
具有一定的自动补偿能力。
2、 Y形圈主要性能 Y形圈是液压气动系统中往复运动密封装置常用的密封件，其使用寿命
和密封性能均高于 O 形密封圈。Y 形圈唇部比单一的 V 形密封圈宽，因此密封
性能更好，只需使用一个，所以摩擦力小于 V 形密封圈。Y形圈可以通过
改变断面结构和尺寸来适应压力和密封性能的要求。Y形圈适用工作压力不
大于 40MPa；工作温度-30~80℃；工作速度范围；用丁腈橡胶制作时为
0.01~0.6m/s，采用聚氨酯橡胶制作时则为 0.05~0.1m/s。
Y形圈最常用的材料是聚氨酯橡胶，聚氨酯橡胶 Y形圈的密封性
能能好，使用寿命及使用不同挡圈时的工作压力极限均较高。
Y 型密封圈特点可归纳如下
1）密封性能可靠
2）摩擦阻力小，运动平稳。
3）耐压性好，使用压力范围广。
4）结构简单，价格低廉。
5）安装方便。
其主要缺点是只能单向起作用，活塞类的双向密封需使用一对 Y形圈，
增加了轴向尺寸；普通 Y形圈的断面尺寸大于 O 形密封圈，所以安装沟槽
尺寸较大，为了便于安装有时需使用分割式沟槽。现在许多国家开发了小断面尺
寸 Y 形圈，尺寸与安装问题正在逐步改善。
3、 Y形圈类型
1）普通 Y形圈
Y形圈按其截面高宽比例不同，可分为款型，窄型，（L1、L2）YX 型、
等高唇和不等高唇；按其用途可分为孔用、轴用和通用型。通用型 Y形圈
两唇高度相等，唇边再密封偶合件两壁面上的压应力相同。不等高唇 Y 形密封
圈两唇高度不同，不等高唇 Y形圈又分孔用和轴用型，使用时长唇紧贴在
密封沟槽底部，与非运动表面接触，并且有较大的过盈量，因而摩擦阻力大，使
密封圈的稳定性得到提高；短唇与运动表面接触，减小了唇部与工作表面的摩擦
阻力，并有利于防止逆压损坏。
近年来开发使用的小 Y形圈或称 YX 形密封圈，是一种新型的密封结
构。这是一种不等唇边的 Y形圈，因此分孔用和轴用两种。YX 形密封圈的
断面高度是厚度的两倍以上，所以不易在沟中翻转，即使在工作压力和滑动速度
变化较大时，也不用加支承圈。此外，YX 形密封圈的根部和短脚唇边都有 30
°倒角，在高压下不易挤入间隙。YX 形密封圈适用于温度为-20~80℃，压力低
于 32MPa 的矿物油中工作。当压力高于 32MPa 时，为防止密封圈被挤入间隙，应在密封圈根部放个挡圈。挡圈材料可用聚四氟乙烯，尼龙 1010 等，硬度 HS
≥90。
2）Y形圈的改形和发展
随着液压、气动对密封越来越高的要求，Y 形圈的结构也在不断发展，又出
现了许多改形 Y 形圈设计方案，特别是气动技术的发展，小型气缸广泛应用于
各种设备中，Y形圈也有小型化的趋势。此外，气动系统的发展对 Y 形密
封圈提出了小型化的要求，为了减少零件数、方便安装，提出了整体式沟槽要求。
许多国家开发出了可装于整体式沟槽的内、外径对称的小截面 Y形圈，Y
形密封圈的截面尺寸也越来越小。
ⅰ、带有副唇的 Y形圈 带有副唇的 Y形圈的结构在主密封唇的
后侧，设计了一个副唇，每次往复运动后，从主唇面泄漏的油膜，由副唇刮取，
在主，副唇间残留下微量液体（工作介质或润滑液）。随着往复运动次数的增多，
残留液体将充满主，副唇间，形成特殊的“围困区”。当主唇处于工作状态时，
由于“围困区”内液体不可压缩，其间压力高于工作腔内的压力。此时，副唇与
偶合面的接触应力也远远大于主唇与偶合面的接触应力。因此，当轴外伸时迫使
“围困区”内的液体压回工作腔，从而形成了可靠的密封状态，提高了 Y 形密
封圈的性能。“围困区”内的压力越高，则副唇对偶合面接触应力越大，密封性
能也就越好。
这种形式的密封圈常用于轴密封。因为轴用密封泄漏直接流至元件外部，对
密封性要求很高。但如果密封性很高，普通 Y 形圈的密封唇将油膜完全刮掉，
唇后部的润滑状态便会恶化，加剧磨损。带有副唇的 Y形圈在主、副唇间
形成润滑油槽，较好的解决了这个矛盾。
ⅱ、镶嵌挡圈的 Y 形圈 对于工作压力超过 25MPa 的 Y形圈，为保
证其使用寿命，防止密封圈的根部被挤入间隙而被咬坏，可在 Y 形圈沿滑移面
根部处镶嵌挡圈，靠唇的大部分是橡胶，底部镶嵌有刚性较高的塑料材料；如聚
四氟乙烯、聚酰胺，起挡圈作用，同时有利于防止 Y 形圈扭转。这种结构将 Y
形密封圈的密封功能和挡圈的防挤出功能复合在一个密封件上，简化了密封装
置。这种复合 Y 形圈，耐压范围 0~32MPa，而且摩擦阻力小，抗击出性能良好。
起挡圈作用的硬环截面形状有平行、方形、角形、L 形、U 形等，有些结构同时
带有密封棱边。
ⅲ、带防尘圈的 Y形圈，在 Y形圈后部增加了一个防尘唇，可以
看成将 Y形圈与防尘圈复合在一个密封件上。这种密封圈的材料主要考虑 Y
形密封圈的要求采用橡胶。
ⅳ、双向 H 形密封圈 H 形密封圈是一种介于唇形密封和预压形密封之间
的结构形式。可将其视为两个唇形密封圈背靠背的组合一体（也可看成挤压型的X 形圈的变形）。这种结构用于活塞缸密封，只需使用一个便可实现双向密封，
所以又称为双向 H 形密封圈，有利于简化密封装置，减小液压元件的尺寸。
O 形圈为代表的单纯的挤压型密封圈，预压量小则密封接触压力低，不能用
于高压密封；预压量大则安装困难，摩擦阻力增大。用于高压动密封，还存在滚
动等不正常工作状态，极易损坏。X 形圈则在高压时变形量增加，密封圈在沟槽
内形态不稳定，也不能用于高压。H 形双向密封，在密封圈的两侧开设沟谷，因
而与预压型密封的单纯压缩变形不同，具有与 Y 形密封类似的唇边，使之具有
自密封能力，能适应介质工作压力而改变接触压力，获得良好的密封性能。它的
摩擦力比 O 形圈小，尤其是在低速往复运动时，更是如此。
但 H 形密封圈总有一个唇边反向受压，容易引起唇边挤入间隙而损坏，所
以一般的 H 形密封圈不能耐压，只适用于气动密封或 5MPa 以下的低压系统中。
有一种耐压型 H 形密封圈，它将唇部加厚，这样即使承受流体压力，唇部
变形和很小。而且，中间部分比两侧唇部窄，使密封圈与密封面之间有一个间隙，
可造成流体压力作用，防止向背压一侧的变形，避免唇部被挤入间隙。使用耐压
H 形密封圈在保证密封性、耐压性的同时，减小了 Y形圈的尺寸。只需使
用一个 H 形密封圈，便可获得双向密封，且可缩短活塞长度，降低动力缸的价
格。
H 形密封圈在高压下使用，需要挡圈支撑，以消除挤出现象。改变挡圈的组
成和结构方式，可以适应不同的工作压力。
4、Y形圈主要失效原因及其解决措施
1）间隙咬伤
Y形圈的间隙咬伤现象与原因与 O 形圈的类似，发生在根部。同样，
解决措施是：根据工作压力限制密封间隙、正确选用 Y 形圈材料。对工作压力
大于 16MPa 的 Y形圈，应设置挡圈或使用根部镶有挡圈的专用密封圈。挡
圈通常使用刚性较高的塑料材料，如聚四氟乙烯，聚酰胺等。
2）逆压损坏
Y形圈作为双作用活塞缸的活塞用密封时，必须成对使用，以封住两个
方向的高压流体。这样在活塞上两个背靠背的唇型圈之间，或在液压缸活塞杆与
导套中间的两个唇型圈之间就会逐渐渗入流体形成蓄压。在工作压力卸去时，或
往复运动中蓄压压力高于工作压力时，Y形圈在安装槽内就会从根部被反向
挤压，其唇尖被挤入缸筒和活塞之间的缝隙内被夹破，造成逆压损坏。
逆压损坏的防止措施是
ⅰ、在活塞上开小孔释放蓄压。当工作压力卸去时，通过小孔可以引出被困
流体，释放蓄压。
ⅱ、设置支撑环。支撑环作用在活塞用 Y 形圈的两唇之间，顶住 Y 形圈，
使之不能轴向窜动，不被反向挤出。此外，凹槽部位开置数个沿圆周均布的导油孔，以利于压力介质通过小孔作用于 Y形圈的凹部，撑开 Y形圈的双
唇；同时避免造成背压，使困油排油流畅，保持 Y 形圈密封姿势。这一措施对
防止 Y 形圈逆压损坏效果更好。
3）翻转
如果运动时摩擦力产生的外力矩大于密封圈本身的抗扭能力，密封圈就会整
周翻转或局部翻转，丧失密封能力。为防止密封翻转，可提高胶料硬度或采用支
撑环。设置支撑环对防止 Y形圈在安转槽内的各种错位均有较好的效果。Y
形密封圈镶嵌挡圈后也能抑制翻转。
4）根部磨损
密封圈根部磨损严重时会引起泄漏。根部磨损的主要原因是过盈量太大，产
生较大的摩擦力及干摩擦所致。因此，必须注意密封圈的内径尺寸与孔轴及沟槽
尺寸的关系。
对轴用 Y形圈，其内径 d1 宜大于轴径 d2；其外径 D1 宜大于沟槽底径
D2；对孔用 Y形圈，其内径 d3 宜小于沟槽内径 d4；其外径 D3 宜小于缸径
D4。即 Y形圈与沟槽底部要压紧，与被密封滑移面有一定间隙；滑移面的
密封接触应力靠被密封介质工作压力作用在 Y 形圈唇边上获得。
密封圈的磨损还与滑动表面的粗糙度有关，粗糙表面加速密封圈的磨损；还
与加工方法有关。例如，同一级粗糙度的抛光轴对密封圈的磨损要比磨光轴小得
多。
5）异常声
液压缸在高压低速情况下工作时，有时会发生“辟里，辟里”的响声。其原
因是 Y形圈沿轴或缸内壁滑动时，橡胶与金属接触面出现短暂的附着—脱
离—附着—脱离现象，这会使密封装置的寿命降低。其解决方法是：降低橡胶的
摩擦系数，使密封接触面始终保持润滑油膜；还应注意工作介质或润滑剂的黏度
不要过低的。
6）尘埃损伤
泥水，尘埃和砂石等侵入液压缸，往往会使密封圈产生异常磨耗，应在活塞
杆外伸端设置防尘圈，并保证防尘效果，以防有害杂质进入液压缸。
5、Y形圈设计
Y形圈的形状、型号可根据使用条件，参考标准设计或选用；沟槽设计
一般可根据所选 Y形圈查相应标准得其形状、尺寸及公差。作为密封装置
的一般设计原则，应注意以下几点：
1）容纳密封圈的腔体应设计的尽可能简单、紧凑、便于拆装。
2）支撑件和压紧件与缸壁（或活塞杆）的间隙不能太大；但也不能过小，否则
在受偏心载荷作用时易产生卡紧现象，造成损伤。
3）在粉尘大的工作环境使用时，需配用可靠的防尘圈。 4）设计密封圈的安装部位时，应尽量避免在安装密封圈时有过大的拉伸。
5）应注意密封圈的安装方向，不要使载荷压力加于密封圈的背面。
6）密封圈相对滑动面粗糙一般取 Ra=0.2μm 比较合适，工作条件不太严时，可
取。Ra=0.4μm。滑动表面不允许有加工缺陷。
6、Y形圈安装注意事项
1）孔或轴的端部必须倒角，如倒 30°角，以防密封圈唇边在安装时损坏。
2）如活塞杆头部的螺纹或退刀槽的直径与活塞杆的直径相同，应使用专用
套筒安装，也可在螺纹部分缠绕胶布后进行安装。
3）应尽量避免在密封圈通过的缸内壁或活塞杆上开设压力油孔。若密封圈
必须通过有孔部分，为防止密封圈损坏，应将这些孔的边缘倒角或倒圆。
4）为减少装配阻力，应将唇形圈与装入部位涂敷润滑脂或工作油。
5）安装密封圈时，应防止带入铁屑，砂土，棉纱或其他杂物；并要彻底清
洗密封偶件、沟槽。