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汽车桥上机械密封分类及其关键性能参数分析
王碧华
(上汽依维柯红岩商用车有限公司)
  摘 要:汽车支持桥的密封效率对车轴传动效率影响很大。在对汽车支持桥机械密封发展概述的基础上,分析了机械密封的关键性能参数,为汽车支持桥机械密封的性能优化奠定基础。
  关键词:支持桥;机械密封;发展;参数
  0 引言
  汽车车桥通过悬架与车架相连接,其两端安装车轮。车桥的作用是承受汽车的载荷,维持汽车在道路上的正常行驶。支持桥属于从动桥。单桥驱动的三轴汽车,后桥设计成支持桥挂车上的车桥也是支持桥发动机前置前驱动轿车的后桥也属于支持桥。汽车支持桥的密封对保障传动效率具有重要的意义。
  我国对机械密封的研究相对较迟,兰州炼油企业于20世纪50年代对泵用机械密封的零部件开始进行开发。沈阳鼓风机和合肥通用公司联合于20世纪70年代浮环系列密封进行了研发,同时兰州冶炼企业对金属波纹管系列的机械密封的研发也获得了成功;20世纪80年年代以来,我国的机械密封行业逐渐引进了国际上比较先进国家的技术,使国内的机械密封技术上了一个新台阶。但与国际上比较还存在着许多问题,主要表现在:(1)材料特性差别大;(2)高参数密封可靠性差;(3)科研力量薄弱;(4)产品结构陈旧;(5)专业化程度低。本文在前人研究的基础上,研究了汽车支持桥机械密封分类及其关键性能参数分析,对进一步的机械密封的参数优化提供了一定的理论基础。
  1 汽车支持桥机械密封发展概述
  汽车支持桥机械密封是工程机械领域中用到最多的转动轴密封,是一种轴向断面密封。具备性能好、功率消耗低、不易泄漏量、工作寿命长等特征。随着工业技术的进步和发展,我国在汽车支持桥桥的设计和制造得到了长期地发展,大型高参数汽车支持桥桥的国产化等问题已经得到了很大地发展。其发展如下:
  1.1重视密封系统
  过去仅注重独立的密封件,如今必须注重整套密封系统,而且对密封系统标准也许制定。
  1.2技术不断创新
  高水平、高性能(零泄漏、干运转、无油润滑、浆液)和高参数(高速、高压、高温、大直径)的大量密封产品的研发;新材料、新产品、新概念、新技术、新标准和新工艺的一直更新换代;实效监控(相态、摩擦状态和流体膜)、失效分析(概率和可靠性)、失效机理(密封圈及橡胶老化和泡胀、热裂、袍疤、空化—气蚀)的研究得到了广泛的重视和应用。
  1.3不断提高要求
  为了使机械设备的使用周期加长,现在机械密封的使用时间可达到两年,而国际则由2年延长到三年。
  1.4重视安全和环境保护
  以前仅注重表面存在的“泄漏”,不重视易挥发的“溢出”;目前需要控制挥发性物溢出量,即从“零泄漏”到“零溢出”。美国润滑工程师学会和摩擦学家规定SP-30等挥发性物溢出量控制标准。
  1.5开发产品的应用性
  新产品要连续不断的研发和创新,重点强调的是所开发的新产品在实际工程中能很好地使用,并带来社会效益。
  随着大量机械密封理论的出现,机械密封的工作原理的分析研究更加深入,从而促进了机械密封技术的发展。但是在较小的密封端面空间内存在着摩擦、损坏、形变、介质流动等众多的物化复杂的交换过程,需要大量的研究人员去研究各种要素之间的相互关系,才能确切地反映出它们时间过程。该密封也常广泛应用于煤矿井下环境湿度大、粉尘多、检修条件差的煤矿机械中,如刮板输送机的链轮、采煤机的滚筒和摇臂等各类煤矿机械的行走减速器等。
  2 机械密封的关键性能参数分析
  2.1pv值
  端面的平均线速度v与比压p的积所获得的值为pv值。极限pv值是指密封不能正常工作时的值,它是指密封材料工作时的能力。机械密封选取和设计中,影响密封特性的参数是pv值,该值是衡量密封是否具备抗磨和抗热两项指标。并且pv值与液膜的厚薄程度和状态有直接的关系,当pv值不符合所规定的标准时,端面内液膜的状况就会大打折扣,会导致好的摩擦状态受到损坏。
  2.2泄漏量Q
  泄漏量与密封实际的工作情况有直接关系,由于工程上所使用的机械密封的摩擦状态一般为边界约束。机械密封在正常的工作状态中,端面必然存在摩擦现象,并产生热量。摩擦产生的热量均与密封端面的液膜汽化和端面的应变、应力有很大的关系。严重的时候,集中起来的热量会严重影响密封的工作情况,使密封端面的磨损越来越快,最终引起密封无法正常工作。
  2.3摩擦系数f
  该参数是对端面之间液膜润滑性能的指标,润滑工作情况有差别,其摩擦系数也就不相同。该系数不仅受到所使用材料的物理特性的影响,还受到密封所处于在的工程环境的影响。利用检测密封副之间的相对旋转速度、介质压力、几何参数、力矩来计算出摩擦系数。
  2.4摩擦准数G
  通常用液膜厚度和密封准数G来体现密封的润滑性能。机械密封在工作中看成为推力轴承,轴承特征系数能表达摩擦准数。液膜的负荷和黏性力有直接关系。密封准数G能表示液膜状态的复杂性,G值跟液膜厚薄的程度呈正比关系。密封在液体摩擦状态工作,密封准数一定大于某临界值;而密封过渡到边界状态时,则肯定小于某临界值。
  3 结论
  对机械密封进行准确的分析存在着众多的困难和难点。而关于以前的密封特性的运算分析通常是依靠重复不断地试验来获得的,因此这就不能很深层次地对密封特性进行评估,因为该种评估主要依靠研究人员多年的经验积累,这不仅阻止技术上的提高,而且也不能满足工程上的要求。
  参考文献:
  [1]刘相新,孟宪颐.ANSYS基础与应用教程[M].北京:科学出版社,2006:233-247.
  [2]周恩涛,李建勋,林君哲.液压缸活塞密封性能的有限元分析[J].潤滑与密封,2006(04):85-95.
  [3]谭晶,杨卫民,丁玉梅等.O形橡胶密封圈密封性能的有限元分析[J].润滑与密封,2006(09):65-69.
来源:《山东工业技术》2017年9期
发布时间:2018-01-11


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