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形密封和阶梯形密封的接触应力
哈尔滨电工学院张锡清
摘要本盘介绍了液压系统中往复运动奸的密封的泄漏与其压力分布之问的关系,接着
使用有限元法软件系皖砷。开密封和阶梯开密封的接触应力作了数伍计算,井和
试值作了比较。
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液压传动和控制在机械化和自动化方面一向起着十分重要的作用。对所有液压设备来
讲,可靠的密封有决定性的意义。密封不良引起的泄漏是环境污染渌之一,考虑到产品加工
质量、效率、介质损失、保养和维修等,泄漏还引起很大的经济损失。
随着科学技术的发展,液压设备使用的压力和速度越来越高, 即使对低速运动的液压元
件,对其运动的平稳性要求也越来越苛刻,这些要求导致密封系统及其材料的迅速发展。
为了减少摩擦和磨损. 防止密封件过早失效要求动密封区有良好的油膜, 油膜的状态
不仅影响密封件的磨损和摩擦,还决定了泄漏状况。对往复运动件来说,这种泄漏由冲程和
回程时往复运动件和密封件问的问踩差决定, 而这种闻晾决定于封密区的压力分布。
由于分析法只能求解形状简单的零件间的接触应力,加上当所讨论的接触区极小时,不
易用测试法求得精确的接触应力分布,在这种情况下,要求使用数值法计算之。
一阶梯形密封
· 泄褥和压力分布白勺关系
防止泄漏是液压设备的密封的首要目的。
设往复运动件向外运动时和密封闯的最小间隙为反向运动时的最小闻隙为”则完
成一次往复时流体泄漏的体积为:
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其中为往复运动件直径, 为冲程。可见, 冲程和回程时的最小间隙是决定泄漏量的关
髓,而这些最小间隙是由接触区的压力分布决定的。
假定流体满足牛顿流体条件,考虑到杆只作往复运动,因此可将液体看作只向一个方向
作匀速运动, 则由一维雷诺方程对运动方向积分可得:
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式中尸尸,代表在接触区的压力分布, 表示介质的动粘度“表示往复运动件的运动
速度,, 代表油膜厚度沿方向的变化规律, ‰是尸展大处/的油膜厚
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凄, 即接触区的最小间隙。解此方程可得
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由此可见,在速度和介质粘度不变的情况下,最小间隙由压力分布决定,最大压力梯度越
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。如果秆向外运动时的最大压力梯度大于向内运动时的最大压力梯度
则能得到可靠的密封。要使冲程时的最大压力梯度明显大于回程时的最大压力梯度,就得选
择合适的密封材料和台理的造型。
. 阶梯形密封的由来和特征
对往复运动的密封系统, 有以下两条主要要求:
在大的速度变化范围内,无论在高压和低压下,都只允许极小的泄漏,在无压力
时, 即在密封两侧的压力平衡时,应无泄漏。
摩擦越小越好。摩擦越小, 运动就越稳定,还能减少磨损和功率损失。除外,还
要考虑价格, 空间占用量,机械、化学和热稳定性以及方便装配和保养等
班前,对往复运动件的密封,主要选用橡胶这种弹性材料。这种材料的摩擦系数大, 而
且静摩擦系数更是比动摩擦系数大得多,所以在起动时往往出现冲击现象,低速时还出现爬
行现象。为克服这种缺点,人们一直在探索新的密封材料,在年前后,人们首次使用聚
四氟乙烯作为活塞和活塞杆的密封材料,