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油封唇口的徑向力組成部分

時(shí)間:2014-4-1閱讀:3206
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一是唇口對(duì)軸的過(guò)盈量產(chǎn)生的徑向力Fr1;

二是油封腰部彈性變形產(chǎn)生的徑向力Fr2

三是油封彈簧產(chǎn)生的徑向力Fr3.

唇口總的徑向力(N/mm)為:Fr=Fr1+Fr2+Fr3(6-1)

其中Fr1=ΔEW/R2

Fr2=ΔES2/4L3

Fr3=F3/R

式中Δ—唇口過(guò)盈量之半,,單位為mm;Δ=(d0-d)/2,d0為軸直徑,,d為油封唇直徑;

E—橡膠彈性模量,,單位為MPa;

W—冠部截面積,,單位為mm2;

R—軸的半徑,,R=d0/2,單位為mm;

S—腰部厚度,,單位為mm

L—腰部長(zhǎng)度,,單位為mm;

F3—彈簧工作張力,,單位為N。

摩擦力矩

旋轉(zhuǎn)軸油封的密封性能,,是由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下軸與油封唇機(jī)器及其界面油膜相互接觸而實(shí)現(xiàn)的,。這種接觸狀態(tài)是油封密封各因素的綜合表現(xiàn)。所以研究其接觸摩擦的動(dòng)態(tài)特性及有關(guān)影響因素是油封設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作,。油封的旋轉(zhuǎn)摩擦特性主要表現(xiàn)在摩擦力矩和摩擦發(fā)熱兩個(gè)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,,單位為N.M;

  Fr—全周徑向力,單位為N;

  R—軸的半徑,,單位為mm;

  f—唇口與軸的摩擦因數(shù),,與密封介質(zhì)種類、軸徑大小和油封的橡膠材料等有關(guān),,一般去f≈0.2~0.5.

  油封的摩擦力矩及摩擦因數(shù),,目前尚不能預(yù)先計(jì)算出來(lái),需借助摩擦力矩試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),。測(cè)定摩擦力矩,,一方面可以預(yù)示油封的工作壽命,同時(shí)可根據(jù)摩擦力矩的數(shù)值按式6-2計(jì)算出摩擦因數(shù)f,,進(jìn)而判別油封唇口的摩擦工況,。

  油封在開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力矩較大,,而后逐漸下降,大約經(jīng)1h左右而趨于穩(wěn)定,。這是因?yàn)橛头膺\(yùn)轉(zhuǎn)初期唇口與軸的接觸狀態(tài)及油膜尚不穩(wěn)定,,唇的溫度較低,油的粘度較大,,因而摩擦力矩值高,。隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增長(zhǎng),這些因素逐漸趨于穩(wěn)定,,唇口因摩擦溫度升高,油的粘度下降,,摩擦力矩逐漸下降而至穩(wěn)定,。

油封的摩擦力矩曲線(油溫50℃,旋轉(zhuǎn)頻率3000r/min)

  影響摩擦力矩的因素有油溫,,徑向力和膠料等,。油溫高時(shí),油封的摩擦力矩降低(圖6-18),,這是由于當(dāng)油溫增高時(shí),,油的粘度下降,油的摩擦因數(shù)降低,,唇口材料變軟,,彈性模量下降,從而使摩擦力矩值降低,。

  徑向力增加油封的摩擦力矩也增大,,這是由于當(dāng)徑向力增大時(shí),油封唇口對(duì)軸的接觸壓力也增大,,減薄了油膜的厚度,,因而增加了油封的摩擦力矩值。

  不同的膠料對(duì)摩擦力矩也有一定影響,。丁晴橡膠,、硅橡膠和丙烯酸酯橡膠在徑向力相差不大的條件下測(cè)定的摩擦力矩值。結(jié)果表明,,硅橡膠油封的摩擦力矩zui小,,丁晴橡膠和丙烯酸酯橡膠油封摩擦力矩相差不大。其原因是硅橡膠本身自潤(rùn)滑性能較好,,受熱后膠料易變軟,,彈性模量下降,油封徑向力降低,,因而導(dǎo)致摩擦力矩的降低,。一般硅橡膠油封使用壽命比較長(zhǎng),,這是一個(gè)很重要的因素。

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