粗糙度和杆速对液压往复杆式密封泄漏的影响

　　O 概述

　　用于液压往复密封的都是接触型密封，需要密封件通过弹性变形跟随滑动表面因粗糙度、杆速、形状公差、波纹度等引起的密封间隙变化，或因负载变化使活塞(或活塞杆)与缸套变形而产生的密封间隙变化，以阻塞泄漏通道。橡胶密封件因较好的回弹性而作为往复密封的主要密封元件。用于往复密封的橡胶密封件应设计成不同的截面形状。

　　液压往复密封技术是液压系统中使用条件复杂，对密封装置要求较高的动密封。液压往复密封理论实质上是研究相对运动表面的相互作用。据国外有关资料表明，柔性(橡胶)材料与刚性材料表面相对运动时，密封接触区在杆件轴向方向上的压力，剪切应力，油膜厚度的分布规律与杆件的运动速度和密封表面粗糙度有关。密封表面粗糙度值和杆速是决定密封是否泄漏的重要因素。

　　液压往复杆式密封如图l所示。杆件作左右往复运动，压力油位于密封的左边，杆件向左运动是进行程，杆件向右运动是出行程。最左边接触点是轴向坐标的原点。

　　图1 液压杆件密封和密封区

　　1 油膜厚度及剪切应力的分布

　　当油膜厚度小于3倍粗糙度值时， 出现凹凸不平的接触，且在进出行程时，整个密封区都出现这种接触。

　　在进出行程中杆上的剪切应力，方向相反。密封的液体边剪切应力最大，此处接触压力最大。密封的液体边静态接触压力最大。在出行程中，密封的液体边的流体压力使唇边部分从杆面翘起，减少该区的接触压力。靠空气边，整个密封区的一半都有气穴，流体压力为0，动态接触压力并不减小(与静态接触压力一样)。而在进行程中，由于产生液压动态压力，动

　　态接触压力减小到静态接触压力之下。

　　2 进出行程中流体的传输量与粗糙度和杆速的关系

　　图2显示进出行程中流体的传输量是粗糙度值(见图2a)和杆速(见图2b)的函数。图2a显示密封基本没有净泄漏，因为在出行程中流出的流体量小于在进行程中传输的流体量。从图中可以看出粗糙度值小于0．6时，这个结论是正确的。然而粗糙度值越大，净泄漏变大。该图显示密封是否泄漏很大程度取决于粗糙度值。

　　图2b显示密封的性能也取决于杆速。图2b左图为粗糙度值为0．4时，在基准速度(出行程速度0．635m／s，进行程速度0．813m／s)时密封不泄漏，因为在出行程流体的流出小于在进行程时传输的容量。速度更低时则泄漏，因为在出行程流出的流体量大于在进行程时传

　　输的容量。粗糙度值为0．8时(见图2b右图)，在基准速度时有少量泄漏，如图中箭头所示，但是杆速大大加大后则不泄漏。