唇形往复式密封件性能影响因素的研究

摘要

唇形往复式密封件工作时依靠唇口特殊的压力布局产生泵汲效应。它通过使外行程油膜厚度小于内行程油膜厚度,在密封区域形成一个内外行程的流量差,将泄漏的润滑油泵回密封腔体,从而实现密封。为了更好的了解各种参数如密封件材料硬度、安装时过盈量以及往复速度对泵汲率的影响,通过建立有限元分析模型,对各种状态下密封件进行力学分析。由此得出不同状态下的压力分布,并根据雷诺方程推导出的方程计算泵汲率,分析各种参数对泵汲率的影响。
　　在密封件工作过程中,由于唇口与轴有摩擦会产生热量,导致唇口的温度升高。一方面容易使橡胶加速老化和磨损,另一方面会使润滑油温度升高,影响泵汲效应。唇口温度与唇口生热量以及油侧空气侧的温度有着密切的关系,为了了解这些关系,通过建立稳态温度场的有限元分析模型,分析密封件温度场的变化。
　　结果显示,密封件的材料硬度逐渐增大时,密封区域的接触宽度变化很小,最大接触压力增加,抱轴力增加,内外行程压力梯度增大,油膜厚度减小,泵汲率减小,生热量增加;随着安装过盈量的增加,密封区域接触宽度增加,最大接触压力减小,抱轴力增加,内外行程压力梯度减小,油膜厚度增加,泵汲率增加,生热量增加;随着往复速度的增加,内外行程油膜厚度增加,泵汲率增加,生热量增加;随着油温的增加,内外行程油膜厚度减小,泵汲率减小。另外,油侧温度一定时,唇口温度随着过盈量及往复速度增加而增加,受往复速度影响大于受过盈量的影响;唇口温度与油侧温度有着近似线性的关系,这种关系不受过盈量和往复速度的影响。