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油封唇口的径向力组成部分

浏览次数:2375发布日期:2014-04-01

一是唇口对轴的过盈量产生的径向力Fr1;

二是油封腰部弹性变形产生的径向力Fr2

三是油封弹簧产生的径向力Fr3.

唇口总的径向力(N/mm)为:Fr=Fr1+Fr2+Fr3(6-1)

其中Fr1=ΔEW/R2

Fr2=ΔES2/4L3

Fr3=F3/R

式中Δ—唇口过盈量之半,单位为mm;Δ=(d0-d)/2,d0为轴直径,d为油封唇直径;

E—橡胶弹性模量,单位为MPa;

W—冠部截面积,单位为mm2;

R—轴的半径,R=d0/2,单位为mm;

S—腰部厚度,单位为mm

L—腰部长度,单位为mm;

F3—弹簧工作张力,单位为N。

摩擦力矩

旋转轴油封的密封性能,是由旋转状态下轴与油封唇机器及其界面油膜相互接触而实现的。这种接触状态是油封密封各因素的综合表现。所以研究其接触摩擦的动态特性及有关影响因素是油封设计的基础工作。油封的旋转摩擦特性主要表现在摩擦力矩和摩擦发热两个方面:

油封的摩擦力矩用下式:

T=fFrR×10-3(6-2)

  式中T—摩擦力矩,单位为N.M;

  Fr—全周径向力,单位为N;

  R—轴的半径,单位为mm;

  f—唇口与轴的摩擦因数,与密封介质种类、轴径大小和油封的橡胶材料等有关,一般去f≈0.2~0.5.

  油封的摩擦力矩及摩擦因数,目前尚不能预先计算出来,需借助摩擦力矩试验机进行试验。测定摩擦力矩,一方面可以预示油封的工作寿命,同时可根据摩擦力矩的数值按式6-2计算出摩擦因数f,进而判别油封唇口的摩擦工况。

  油封在开始运转时摩擦力矩较大,而后逐渐下降,大约经1h左右而趋于稳定。这是因为油封运转初期唇口与轴的接触状态及油膜尚不稳定,唇的温度较低,油的粘度较大,因而摩擦力矩值高。随着运转时间的增长,这些因素逐渐趋于稳定,唇口因摩擦温度升高,油的粘度下降,摩擦力矩逐渐下降而至稳定。

油封的摩擦力矩曲线(油温50℃,旋转频率3000r/min)

  影响摩擦力矩的因素有油温,径向力和胶料等。油温高时,油封的摩擦力矩降低(图6-18),这是由于当油温增高时,油的粘度下降,油的摩擦因数降低,唇口材料变软,弹性模量下降,从而使摩擦力矩值降低。

  径向力增加油封的摩擦力矩也增大,这是由于当径向力增大时,油封唇口对轴的接触压力也增大,减薄了油膜的厚度,因而增加了油封的摩擦力矩值。

  不同的胶料对摩擦力矩也有一定影响。丁晴橡胶、硅橡胶和丙烯酸酯橡胶在径向力相差不大的条件下测定的摩擦力矩值。结果表明,硅橡胶油封的摩擦力矩zui小,丁晴橡胶和丙烯酸酯橡胶油封摩擦力矩相差不大。其原因是硅橡胶本身自润滑性能较好,受热后胶料易变软,弹性模量下降,油封径向力降低,因而导致摩擦力矩的降低。一般硅橡胶油封使用寿命比较长,这是一个很重要的因素。

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