不同粗糙度下织构处理前后端面密封表面的接触压力与摩擦性能分析

端面密封表面摩擦性能对叶片式液压摆动油缸的稳定运行有重大影响。对端面密封在不同粗糙度下、织构处理前后的接触压力与摩擦性能展开研究,综合分析粗糙度、织构化处理与端面密封摩擦性能的关系。将MATLAB与COMSOL相结合,建立端面密封有限元模型,仿真分析不同粗糙度、是否织构化处理等不同条件下的接触压力分布;结合对应摩擦实验获得端面密封摩擦力分布,并考虑叶片密封润滑模型,建立摆动油缸总摩擦力计算模型;最后通过摆动油缸实验,验证理论分析的准确性。结果表明:一定预压缩量下,接触压力随粗糙度的增大而增大;油润滑状态下,织构化表面摩擦性能优于未处理表面;所建立的总摩擦力计算模型可用于分析摆动油缸在不同粗糙度等条件下的摩擦性能。

The effect of texture on the shaft surface on the sealing performance of radial lip seals

On the basis of elastohydrodynamic model,the present study numerically analyzes the effect of various microdimple texture shapes,namely,circular,square,oriented isosceles triangular,on the pumping rate and the friction torque of radial lip seals,and determines the microdimple texture shape that can produce positive pumping rate.The area ratio,depth and shape dimension of a single texture are the most important geometric parameters which influence the tribological performance.According to the selected texture shape,parameter analysis is conducted to determine the optimal combination for the above three parameters.Simultaneously,the simulated performances of radial lip seal with texture on the shaft surface are compared with those of the conventional lip seal without any texture on the shaft surface.

考虑温度影响时具有表面纹理唇形油封的密封性能研究

基于弹流润滑理论和旋转轴密封的泵送机理,综合考虑密封唇表面粗糙度和表面纹理的影响,建立了油封密封区域的混合润滑数值模型.模型耦合了流体力学、变形分析、接触力学、温度能量守恒方程和黏温方程,通过迭代求解数值方程,得到不同表面纹理(圆形、正方形、等边三角形)油封唇口的温度分布、不同转速下油封唇口的最高温度,对比分析了表面纹理对油封接触面温度的影响以及温度升高对油封泵汲率、油膜厚度、摩擦扭矩等密封性能的影响.结果表明:随着转速的增大,唇口最高温度线性递增,表面纹理明显提高了油封的唇部温度;油封工作时,摩擦面的温度从两侧向中间急剧递增,纹理区域温度明显升高,但3种纹理油封之间差异不具有统计学意义.温度升高导致3种纹理油封的泵汲率、油膜厚度、唇口密封压力下降,显著降低了油封的密封性能.

密封唇部微观纹理方向对油封密封性能的影响

基于旋转轴密封的泵送机理,综合考虑密封唇表面三角形纹理方向的影响,建立了油封密封区域的数值计算模型,模型耦合了关于温度求解的能量守恒方程.通过迭代求解数值方程,得到唇表面三角形纹理不同方向(以三角形的重心为旋转中心,分别向右旋转0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°)时油封的泵汲率、油膜厚度、摩擦扭矩、唇口密封压力、唇口平均温度、唇口最高温度等密封性能参数,结果表明:所研究的三角形纹理的8个方向,泵汲率随方向的变化最显著,变化差值为0.7836 mL/h,而其余密封性能参数变化值相比较小,表面纹理设计时应优先考虑三角形纹理方向对泵汲率的影响;综合考虑各项密封性能参数,三角形纹理方向为135°时油封的泵汲率、摩擦扭矩、唇口平均温度、唇口最高温度均较优,在8组不同纹理方向油封中密封性能最优.

旋转油封密封织构化界面的密封性能研究

为改善旋转式唇形密封的密封性能,在轴表面开椭圆形织构,考虑密封唇口的径向变形、粗糙峰剪切变形和油膜压力的耦合,建立了唇封三维周期性软弹流润滑模型。采用有限单元法与数值迭代技术求解润滑方程获得了反向泵送率、摩擦扭矩和液膜承载力等性能参数,研究了椭圆形微织构及其结构参数对油封密封性能的影响规律,对椭圆形织构进行了结构优化分析。结果表明,密封轴的表面织构化可明显改善润滑状态,并提高泵送率。该研究对于油封的增强润滑、减少泄漏和磨损具有工程参考价值。

基于回转面螺线纹理构造缺陷的质量检测模式

从回转密封表面微观结构的形貌特征出发,对轴类零件回转面的微观构造缺陷有可能引起动力总成类产品内腔的工作介质外泄,从而导致因功能失效而造成严重的质量问题做了详细说明,并着重描述了利用精密的表面轮廓仪,简单实用的悬线法以及白光测量等三种检测方案。

轴表面微织构对唇形油封的密封性能影响研究

以旋转轴唇形油封为研究对象,采用激光加工技术在轴表面加工3种不同形状微织构,在油封密封试验机上开展对比试验,探讨了不同轴表面微织构、不同转速对油腔温升、摩擦扭矩、泵吸率等参数的影响,利用扫描电镜对比分析了试验前后密封唇表面的微观形貌。结果表明:轴表面微织构对油腔温度、摩擦扭矩和泵吸率影响较大,与光滑轴相比,三角形和矩形微织构表面能够增大泵吸率,尤其前者泵吸率增幅较大,在2000 r/min时增加了3倍,但于此同时也会带来一定的密封圈温升和摩擦扭矩的增大,设计时需要综合考虑;随着转速的增大,摩擦扭矩和泵吸率也随之增大;三角形和矩形微织构对应的唇口表面粗糙峰数量较多,且分布较均匀,而圆形织构、光滑轴表面对应的唇口粗糙峰数量较少,分布较为分散。