液压往复密封理论、技术与应用的进展研究

综述了液压往复密封偶合面的摩擦、磨损和润滑，从边界润滑液膜的形成，密封失效的机制和动力润滑密封方面，评述了液压往复密封理论的研究进展。通过液压往复密封的结构设计方法、材料、应用及其技术进展分析，提出密封件截面形状的变化、新型的组合密封仍是未来往复密封的主要结构形式，密封性能和耐磨特性的改善和提高，密封结构和材料的进一步分离，往复密封的可控性提高、系统内部资源的充分利用是未来往复密封的研究热点和发展趋势。     

基于液压往复密封的聚醚醚酮性能研究及其应用

针对液压往复密封的低摩擦、高耐磨、耐高压抗挤出、耐液压油等独特工况条件,采用聚四氟乙烯(PTFE)和碳纤维对聚醚醚酮(PEEK)材料进行填充改性,研究改性PEEK材料的力学性能和摩擦磨损性能,并与填料改性PTFE材料进行比较。通过结构设计和有限元仿真分析,对改性PEEK材料与弹性体材料组合的密封件在不同温度下的密封性能进行了模拟和分析,并通过密封功能试验对模拟分析结果进行了验证。结果发现:质量分数20%PTFE填充改性PEEK材料的摩擦因数最低,且其对金属摩擦副无损伤,更适用于液压往复密封;组合密封能有效克服PEEK材料弹性性能差、安装困难的不足。有限元仿真分析结果表明,组合密封在不同温度下能很好适应42 MPa的压力。密封功能试验表明,组合密封比单一PEEK材料密封的启动摩擦力小、泄漏率低,证明改性PEEK材料可替代聚四氟乙烯和尼龙材料应用在液压往复密封领域。     

液压往复密封件磨损失效概率研究

根据摩擦副系统可靠性理论,对液压往复密封件的磨损失效概率进行研究,提出了一种检测密封件磨损失效的方法。以液压缸杆密封Y形密封件为研究对象,通过ANSYS仿真分析密封件在不同磨损程度下摩擦应力和失效概率变化规律,计算密封件在运行过程中磨损失效概率,并通过试验验证有限元计算结果的有效性。结果表明:Y形液压往复密封件唇口处摩擦应力较大,因此其磨损部位主要发生在唇口;随着磨损程度的增加,Y形密封件受到的摩擦应力增加,失效概率也随之变大。研究表明,提出的方法可对液压缸实际运行过程中往复密封件的磨损进行检测。     

基于斯特封的往复密封摩擦磨损界面性能实验研究

斯特封是常用的往复密封件,其中斯特封的PTFE圈性能及活塞杆表面材料在往复密封过程中起着重要作用。搭建往复密封实验台,取4组添加碳纤维PTFE的密封圈分别与镀Cr膜活塞杆和镀DLC膜活塞杆进行往复密封台架实验,实验后获取使用过的4组密封圈作为实验样本,并取1个全新未使用的添加碳纤维PTFE的密封圈作为参考样本。通过三维白光干涉表面形貌仪、场发射环境扫描电子显微镜和冷场发射高分辨扫描电子显微镜分别对实验样本的密封唇进行表面形貌、表面磨损和磨损表面元素进行测定。通过实验测定,得出镀膜材料脱落形成磨粒导致密封圈表面磨损。还对密封圈的加工方法和活塞杆镀膜材料的选择提出了建议。     

液压旋转接头的原理及应用

本文论述液压旋转接头的用途、原理、结构、使用和维护要点。对采用聚四氟乙烯旋转密封和采用机械滑环式旋转密封两种类型的旋转接头进行对比,详细分析机械滑环式旋转密封结构及原理,探讨液压旋转接头设计及制造方面的问题。通过对聚四氟乙烯旋转密封与机械滑环式旋转密封的结构分析得出:采用聚四氟乙烯旋转密封的液压旋转接头内泄量较小,密封件易磨损,适用于低转速工况;采用机械滑环式旋转密封的液压旋转接头内泄量较大,但可以实现无接触滑动,适应高转速、长寿命的需求。     

闭挤式精冲件表面耐磨性实验分析

为了研究闭挤式精冲件表面耐磨性能,采用往复摩擦实验将闭挤式精冲件与具有表面同等粗糙度的车削件进行了耐磨性对比分析,并采用SEM、EDS分析了磨损表面的形貌、成分,探讨了闭挤式精冲件表面的磨损机制.结果表明,闭挤式精冲件在磨损跑和阶段和稳定磨损阶段其耐磨性能均好于车削件,闭挤式精冲加工大大提高了工件的表面耐磨性;闭挤式精冲件在磨损试验早期,磨损形式主要是粘着磨损和磨粒磨损,而随着实验的进行,磨损形式转变为粘着磨损和疲劳磨损.     

基于摩擦热效应的刷式密封摩擦副匹配性实验研究

刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种不同涂层材料的摩擦转盘,实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响,通过对比分析刷式密封最高温度以及磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量,获取了刷丝与转子涂层材料的匹配性关系。研究结果表明：刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定,随着干涉量的增大而升高,干涉量由0.3 mm增大至0.4 mm,刷丝平均最高温升达39.96℃;最高温度随着刷丝束厚度的增加而升高,随着后挡板保护高度的增大而降低;当刷丝材料为钴基高温合金GH605时,最佳转子涂层材料为WC,当刷丝材料为镍基高温合金GH4169时,最佳转子涂层材料为ZrO₂,此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量,且耐磨性能高于其他匹配材料。     

旋耕机旱地刀的摩擦磨损性能试验研究

利用HSR-2M高速式往复摩擦磨损试验机,试验干态条件下,往复速度、法向载荷和往复行程等对旋耕机旱地刀的摩擦因数和磨损量的影响,通过磨痕形貌分析其磨损机制。试验结果表明：摩擦因数均随往复速度和法向载荷的增大而减小;磨损量则随往复速度的增大先减小后增大,且随法向载荷和往复行程的增大而增大;干态条件下,磨损机制主要以磨粒磨损为主。     

弹性液压往复密封的增效设计理论研究

针对传统密封设计基于经验和技巧、没有理论和方法指导的问题,提出弹性往复密封的增效设计理论。在分析弹性液压往复密封的失效形式和增效机制的基础上,提出弹性往复密封增效设计的概念,确立使密封高效和无泄漏的增效准则。根据增效准则,提出弹性往复密封的增效设计技术体系。该理论提高了密封设计过程的规范化和可操作性,有效提高了密封设计的效率和质量。     

弹性液压往复密封增效设计的理论研究

针对传统密封设计基于经验和技巧、没有理论和方法指导的问题,提出弹性往复密封的增效设计理论。在分析弹性液压往复密封的失效形式和增效机制的基础上,提出弹性往复密封增效设计的概念,确立使密封高效和无泄漏的增效准则。根据增效准则,提出弹性往复密封的增效设计技术体系。该理论提高了密封设计过程的规范化和可操作性,有效提高了密封设计的效率和质量。     

浙江省永嘉振华机械厂

智能式阀门测试机是在YFC系列液压阀门测试机的基础上增加了泄漏量自动定量检测系统的新型阀门测试设备，除具备YFC系列产品一切功能外，还能对各类阀门作气、液密封试验，     

氟橡胶O形圈往复运动回弹摩擦特性实验研究

对低气体压力密封条件下氟橡胶O形圈的往复运动回弹摩擦特性展开实验研究。采用O形圈往复摩擦磨损实验台对氟橡胶O形圈与2Cr13不锈钢摩擦副摩擦力-位移曲线进行测量,分析运动位移、压缩率和密封压力对氟橡胶O形圈回弹摩擦性能的影响规律。结果表明:6%~15%压缩率条件下,在1 mm往复运动范围内,氟橡胶O形圈的回弹摩擦力随位移增加呈现线性增加;往复运动位移超过1 mm后,氟橡胶O形圈的回弹摩擦力稳定,不再随位移增加而发生明显变化;O形圈回弹摩擦力随压缩率增大而增大,密封压力越高回弹摩擦力越大。     

核主泵机械密封辅助O形密封圈摩擦学特性实验研究

以核主泵用流体动压型机械密封第三级辅助O形密封圈为研究对象,利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机测试其在干摩擦和脂润滑下的摩擦学特性,获得不同润滑工况下滑移速度与摩擦因数关系,同时评估了润滑脂的润滑效果。结果表明:干摩擦条件下,当往复位移固定不变时,频率对摩擦因数影响较小,当往复频率固定不变时,摩擦因数随往复位移增大而增大;当往复位移较小时,润滑脂减摩效果一般,当往复位移增大后,润滑脂润滑效果有所增强。为提高O形密封圈的使用寿命,减小插入件的磨损,应尽量减小泵主轴的轴向跳动,使密封圈接触界面处于黏着状态。     

斯特林机活塞杆帽式组合密封动密封性能分析

为研究斯特林发动机活塞杆无油润滑帽式组合密封的动密封性能,利用有限元分析软件Abaqus建立帽式密封的二维轴对称有限元模型,基于系统实际工况,研究工质压力对帽式密封性能的影响,得到不同压力下的有效密封区域。静态密封性能分析结果表明,帽式密封环与活塞杆的接触应力是密封的关键,动态密封性能分析结果表明,两者接触应力和密封区域随压力增大而增大,且外行程接触应力略大于内行程。通过热力耦合动态仿真模拟,分析环境温度、摩擦因数、往复运动速度对动密封性能的影响。结果表明:环境温度对帽式密封温度场影响不大,热源主要来自摩擦热;往复运动速度对其密封性能影响也不大,而摩擦因数的影响较大,摩擦因数越小,帽式密封的密封效果越好,使用寿命越长。     

核主泵机械密封辅助 Ｏ 形密封圈摩擦学特性实验 研究

以核主泵用流体动压型机械密封第三级辅助O形密封圈为研究对象,利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机测试其在干摩擦和脂润滑下的摩擦学特性,获得不同润滑工况下滑移速度与摩擦因数关系,同时评估了润滑脂的润滑效果。结果表明：干摩擦条件下,当往复位移固定不变时,频率对摩擦因数影响较小,当往复频率固定不变时,摩擦因数随往复位移增大而增大;当往复位移较小时,润滑脂减摩效果一般,当往复位移增大后,润滑脂润滑效果有所增强。为提高O形密封圈的使用寿命,减小插入件的磨损,应尽量减小泵主轴的轴向跳动,使密封圈接触界面处于黏着状态。     

高产气井用13Cr-L80钢油管的磨损性能

采用往复式摩擦磨损试验机对13 Cr-L80钢油管和套管进行往复磨损试验,研究了接触载荷(50,100,150,200,250 N)、往复行程(2,4,6,8,10 mm)、往复频率(0.6,0.9,1.2,1.5,1.8 Hz)以及完井液密度(1.0,1.1,1.2,1.3,1.4 g·cm-3)对油管磨损性能的影响.结果表明:随着接触载荷、往复频率和往复行程的增加,油管的磨损量增大,摩擦因数和磨损率变化不大;随着完井液密度的增加,磨损量和磨损率均降低,摩擦因数先降低,当完井液密度增大到1.2 g·cm-3时趋于稳定;在试验条件下,随接触载荷、往复频率及完井液密度的增加,油管的磨损方式均由磨粒磨损转变为黏着磨损,不同往复行程下油管的磨损方式均为黏着磨损.     

直流稳恒磁场条件下45钢小位移摩擦磨损试验研究

基于HSR-2M高速式往复摩擦磨损试验机,试验了直流稳恒磁场条件,往复速度、法向载荷、往复行程、磁场强度等对45钢的摩擦系数和磨损量的影响,通过磨痕形貌分析了其磨损机制.试验结果表明:磨损主要为黏着磨损、剥落并伴有氧化磨损;载荷的增大使得摩擦热增多,摩擦副表面的塑性增强,磨损量加大;同时摩擦副表面接触区域的真实接触面积变大,造成摩擦系数减小;试验的研究结果对在施加直流稳恒磁场情况下45钢摩擦磨损性能的正确评估有重要的意义.     

丝杆螺旋槽加速磨损测试机的研制

利用Archard磨损模型原理,创新设计并研制出一种既能缩短丝杆螺旋槽耐磨性试验时间又能保证实验结果具有较好实用性价值的加速磨损测试机。其结构简单,成本低,适用推广使用,得到了企业的认可。     

PTFE基耐磨涂层往复滑动摩擦学性能研究

采用CETR多功能磨损试验机,考察PTFE基耐磨涂层在往复滑动条件下的摩擦磨损性能;利用了扫描电子显微镜、三维形貌轮廓仪和电子能谱对磨痕表面进行微观分析,探讨PTFE涂层的摩擦磨损机制。结果表明:PTFE涂层的摩擦学性能与涂层的特性密切相关,较低的摩擦因数对应着较好的耐磨性;涂层的往复滑动磨损表现为磨粒磨损和氧化磨损共同作用的机制。     

液压往复密封试验台技术发展状况

介绍液压元件及其测试设备、国内外主要液压元件测试设备主要供应商及往复液压缸试验项目,重点介绍国内外主要厂家在液压往复密封试验台方面的研制状况,提出液压往复密封测试设备研制的关键技术,同时指出国内液压往复密封测试设备与国外主要差距。