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液压往复密封理论、技术与应用的进展研究

日期:2019-08-06 18:56 作者:宇斯顿轴承
现代工业领域(domain)中,密封技术起着举足轻重的作用,它是液压(hydraulic)和气压系统(system)性能得以保证的关键(解释:比喻事物的重要组成部分)。单列圆锥滚子轴承根据载荷的大小选择轴承时,相比于球轴承的点接触,滚子轴承中的主要元件间是线接触,易用于承受 的载荷,承载后的变形也小。密封失效,不仅大幅度增加了后续维修成本,还可导致致命的灾难,如美国挑战者号航天飞机发射爆炸,就是由于密封失效引起的。液压往复密封技术是建立在密封偶合面的润滑、摩擦、磨损(零部件失效的一种基本类型)、传热、材料(Material)性质和结构设计(Design)原理之上,是液压系统(Hydraulic systems)中使用条件复杂,对密封装置要求较高的动密封。本文作者通过对液压往复密封原理、密封关键技术和设计方法(method)、密封结构型式和应用(application)的进展研究,提出未来往复密封技术的发展趋势和研究热点。 1 液压往复密封理论的进展 液压往复密封理论实质上是研究相对运动表面的相互作用。自20世纪70年代新兴边缘学科——摩擦、磨损和润滑学的出现,才将密封装置作为一个系统加以研究,使柔性(Flexible)(橡胶(Rubber))与刚性表面相对运动,比两个刚性表面相对运动的研究,出现了更新、更复杂的网站内容,从而也大大丰富了动态密封理论。 1.1 密封偶合面的摩擦、磨损与润滑 1.1.1 密封偶合面间的摩擦状态 相互接触的往复密封偶合面间有干摩擦、 边界摩擦、混合摩擦和流体摩擦4种状态。
  (1)干摩擦是指密封偶合面没有任何润滑剂(作用:能减少或避免摩擦磨损)或保护膜的密封件与被密封面接触时的摩擦,在实际往复密封中,不存在真正的干摩擦。
  (2)边界摩擦是指密封(seal)偶合面被吸附在表面的边界膜隔开,摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能(xìng néng)时的摩擦。宇斯顿轴承当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差的时候,或因轴受力而弯曲或倾斜时,会造成轴承的内外圈轴线发生偏斜。这时,应采用有一定调心性能的调心轴承或带座外球面球轴承。
  (3)流体摩擦是指密封(seal)偶合面被流体膜隔开,摩擦性质取决于流体内部分子间粘性(viscosity)阻力的摩擦。
  (4)混合摩擦是指密封(seal)偶合面处于边界摩擦与流体摩擦的混合状态时的摩擦。宇斯顿轴承当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差的时候,或因轴受力而弯曲或倾斜时,会造成轴承的内外圈轴线发生偏斜。这时,应采用有一定调心性能的调心轴承或带座外球面球轴承。 往复密封停止运动停留较长时间,重新启动时会逼近干摩擦状态。静止时,润滑(lubrication)油膜在接触压力(pressure)的作用(role)下,被挤成厚度很小的薄膜(薄而软的透明薄片),此时间隙之间的油膜不完整,处于边界摩擦状态。随着相对运动速度的提高,油液运动产生的动力使油膜厚度增加,形成流体摩擦。由于往复运动表面相对速度和密封压力变化范围很广,因此混合摩擦状态也是不可避免的。 1.1.2 密封偶合面间的磨损(零部件失效的一种基本类型) 密封偶合面间的摩擦将导致密封元件材料(Material)的逐渐丧失或迁移,即形成密封件的磨损。在密封偶合面间加入润滑剂可降低摩擦,减轻磨损。密封磨损与被密封面的加工精度(精确度)和密封摩擦表面的粗糙度纹理形状有关。 1.1.3 密封偶合面间的润滑 在往复密封中,密封偶合面的润滑对于其密封性能(xìng néng)与寿命(lifetime)起决定作用。为保证往复密封的良好的运动特性和一定的使用(use)寿命,密封偶合间不允许出现干摩擦。边界摩擦、混合摩擦和流体摩擦都必须
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