密封面磨损对V形组合密封圈性能的影响

简介

密封面磨损对V形组合密封圈的密封性能有显著影响。建立了V形组合密封圈的有限元模型,基于V形圈接触压力大的地方磨损较快且磨损较大的区域向空气侧移动的特点,在有限元仿真计算中通过修改V形圈的轮廓来表示V形组合密封圈不同的磨损状态,进而研究密封圈在不同磨损状态下的接触压力分布情况。考虑到V形组合密封圈变形与润滑油膜之间的耦合作用,基于弹性流体动压润滑理论,建立了V形组合密封圈弹流润滑数学模型。基于小变形理论,通过变形影响系数矩阵法得到V形组合密封圈在高压作用下的弹性变形,通过有限差分法求解了密封圈在工作过程中的油膜压力分布和厚度分布,分析了密封面磨损和粗糙度对组合密封圈润滑性能的影响。搭建了V形组合密封圈性能实验台,得到了在轻度和中度磨损状态下密封圈在不同电机转速下的摩擦扭矩和泄漏率,并将实验结果与仿真结果进行对比。结果表明:随着磨损加剧,靠近润滑油一侧油膜的压力和厚度增大;对于已经发生磨损的密封圈,粗糙度的提高会使其油膜压力增大;转速提高会使密封圈所受的摩擦扭矩和泄漏率增大。研究结果为提高V形组合密封圈的性能提供了参考。