汽車橋上機(jī)械密封分類及其關(guān)鍵性能參數(shù)分析

摘 要：汽車支持橋的密封效率對車軸傳動效率影響很大。在對汽車支持橋機(jī)械密封發(fā)展概述的基礎(chǔ)上，分析了機(jī)械密封的關(guān)鍵性能參數(shù)，為汽車支持橋機(jī)械密封的性能優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：支持橋；機(jī)械密封；發(fā)展；參數(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.040

0 引言

汽車車橋通過懸架與車架相連接，其兩端安裝車輪。車橋的作用是承受汽車的載荷，維持汽車在道路上的正常行駛。支持橋?qū)儆趶膭訕颉螛蝌?qū)動的三軸汽車，后橋設(shè)計成支持橋掛車上的車橋也是支持橋發(fā)動機(jī)前置前驅(qū)動轎車的后橋也屬于支持橋。汽車支持橋的密封對保障傳動效率具有重要的意義。

我國對機(jī)械密封的研究相對較遲，蘭州煉油企業(yè)于20世紀(jì)50年代對泵用機(jī)械密封的零部件開始進(jìn)行開發(fā)。沈陽鼓風(fēng)機(jī)和合肥通用公司聯(lián)合于20世紀(jì)70年代浮環(huán)系列密封進(jìn)行了研發(fā)，同時蘭州冶煉企業(yè)對金屬波紋管系列的機(jī)械密封的研發(fā)也獲得了成功；20世紀(jì)80年年代以來，我國的機(jī)械密封行業(yè)逐漸引進(jìn)了國際上比較先進(jìn)國家的技術(shù)，使國內(nèi)的機(jī)械密封技術(shù)上了一個新臺階。但與國際上比較還存在著許多問題，主要表現(xiàn)在：（1）材料特性差別大；（2）高參數(shù)密封可靠性差；（3）科研力量薄弱；（4）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)陳舊；（5）專業(yè)化程度低。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，研究了汽車支持橋機(jī)械密封分類及其關(guān)鍵性能參數(shù)分析，對進(jìn)一步的機(jī)械密封的參數(shù)優(yōu)化提供了一定的理論基礎(chǔ)。

1 汽車支持橋機(jī)械密封發(fā)展概述

汽車支持橋機(jī)械密封是工程機(jī)械領(lǐng)域中用到最多的轉(zhuǎn)動軸密封，是一種軸向斷面密封。具備性能好、功率消耗低、不易泄漏量、工作壽命長等特征。隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，我國在汽車支持橋橋的設(shè)計和制造得到了長期地發(fā)展，大型高參數(shù)汽車支持橋橋的國產(chǎn)化等問題已經(jīng)得到了很大地發(fā)展。其發(fā)展如下：

1.1 重視密封系統(tǒng)

過去僅注重獨立的密封件，如今必須注重整套密封系統(tǒng)，而且對密封系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)也許制定。

1.2 技術(shù)不斷創(chuàng)新

高水平、高性能（零泄漏、干運(yùn)轉(zhuǎn)、無油潤滑、漿液）和高參數(shù)（高速、高壓、高溫、大直徑）的大量密封產(chǎn)品的研發(fā)；新材料、新產(chǎn)品、新概念、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)和新工藝的一直更新?lián)Q代；實效監(jiān)控（相態(tài)、摩擦狀態(tài)和流體膜）、失效分析（概率和可靠性）、失效機(jī)理（密封圈及橡膠老化和泡脹、熱裂、袍疤、空化—氣蝕）的研究得到了廣泛的重視和應(yīng)用。

1.3 不斷提高要求

為了使機(jī)械設(shè)備的使用周期加長，現(xiàn)在機(jī)械密封的使用時間可達(dá)到兩年，而國際則由2年延長到三年。

1.4 重視安全和環(huán)境保護(hù)

以前僅注重表面存在的“泄漏”，不重視易揮發(fā)的“溢出”；目前需要控制揮發(fā)性物溢出量，即從“零泄漏”到“零溢出”。美國潤滑工程師學(xué)會和摩擦學(xué)家規(guī)定SP-30等揮發(fā)性物溢出量控制標(biāo)準(zhǔn)。

1.5 開發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用性

新產(chǎn)品要連續(xù)不斷的研發(fā)和創(chuàng)新，重點強(qiáng)調(diào)的是所開發(fā)的新產(chǎn)品在實際工程中能很好地使用，并帶來社會效益。

隨著大量機(jī)械密封理論的出現(xiàn)，機(jī)械密封的工作原理的分析研究更加深入，從而促進(jìn)了機(jī)械密封技術(shù)的發(fā)展。但是在較小的密封端面空間內(nèi)存在著摩擦、損壞、形變、介質(zhì)流動等眾多的物化復(fù)雜的交換過程，需要大量的研究人員去研究各種要素之間的相互關(guān)系，才能確切地反映出它們時間過程。該密封也常廣泛應(yīng)用于煤礦井下環(huán)境濕度大、粉塵多、檢修條件差的煤礦機(jī)械中，如刮板輸送機(jī)的鏈輪、采煤機(jī)的滾筒和搖臂等各類煤礦機(jī)械的行走減速器等。

2 機(jī)械密封的關(guān)鍵性能參數(shù)分析

2.1 pv值

端面的平均線速度 v與比壓p的積所獲得的值為pv值。極限pv值是指密封不能正常工作時的值，它是指密封材料工作時的能力。機(jī)械密封選取和設(shè)計中，影響密封特性的參數(shù)是pv值，該值是衡量密封是否具備抗磨和抗熱兩項指標(biāo)。并且pv值與液膜的厚薄程度和狀態(tài)有直接的關(guān)系，當(dāng)pv值不符合所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時，端面內(nèi)液膜的狀況就會大打折扣，會導(dǎo)致好的摩擦狀態(tài)受到損壞。

2.2 泄漏量 Q

泄漏量與密封實際的工作情況有直接關(guān)系，由于工程上所使用的機(jī)械密封的摩擦狀態(tài)一般為邊界約束。機(jī)械密封在正常的工作狀態(tài)中，端面必然存在摩擦現(xiàn)象，并產(chǎn)生熱量。摩擦產(chǎn)生的熱量均與密封端面的液膜汽化和端面的應(yīng)變、應(yīng)力有很大的關(guān)系。嚴(yán)重的時候，集中起來的熱量會嚴(yán)重影響密封的工作情況，使密封端面的磨損越來越快，最終引起密封無法正常工作。

2.3 摩擦系數(shù)f

該參數(shù)是對端面之間液膜潤滑性能的指標(biāo)，潤滑工作情況有差別，其摩擦系數(shù)也就不相同。該系數(shù)不僅受到所使用材料的物理特性的影響，還受到密封所處于在的工程環(huán)境的影響。利用檢測密封副之間的相對旋轉(zhuǎn)速度、介質(zhì)壓力、幾何參數(shù)、力矩來計算出摩擦系數(shù)。

2.4 摩擦準(zhǔn)數(shù) G

通常用液膜厚度和密封準(zhǔn)數(shù) G來體現(xiàn)密封的潤滑性能。機(jī)械密封在工作中看成為推力軸承，軸承特征系數(shù)能表達(dá)摩擦準(zhǔn)數(shù)。液膜的負(fù)荷和黏性力有直接關(guān)系。密封準(zhǔn)數(shù)G能表示液膜狀態(tài)的復(fù)雜性，G值跟液膜厚薄的程度呈正比關(guān)系。密封在液體摩擦狀態(tài)工作，密封準(zhǔn)數(shù)一定大于某臨界值；而密封過渡到邊界狀態(tài)時，則肯定小于某臨界值。

3 結(jié)論

對機(jī)械密封進(jìn)行準(zhǔn)確的分析存在著眾多的困難和難點。而關(guān)于以前的密封特性的運(yùn)算分析通常是依靠重復(fù)不斷地試驗來獲得的，因此這就不能很深層次地對密封特性進(jìn)行評估，因為該種評估主要依靠研究人員多年的經(jīng)驗積累，這不僅阻止技術(shù)上的提高，而且也不能滿足工程上的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉相新，孟憲頤.ANSYS基礎(chǔ)與應(yīng)用教程[M].北京：科學(xué)出版社，2006：233-247.

[2]周恩濤，李建勛，林君哲.液壓缸活塞密封性能的有限元分析[J].潤滑與密封，2006（04）：85-95.

[3]譚晶，楊衛(wèi)民，丁玉梅等.O形橡膠密封圈密封性能的有限元分析[J].潤滑與密封，2006（09）：65-69.

作者簡介：王碧華（1977-），女，四川眉山人，本科，工程師，研究方向：車輛設(shè)計。