硬对偶件表面加工工艺对密封系统性能影响的试验研究0气泵

硬对偶件表面加工工艺对密封系统性能影响的试验研究

硬对偶件表面加工工艺对密封系统性能影响的试验研究 2011年12月09日 来源： Effects of the Surface Process Technology of Hard Counterpart on the Operating Performances of Sealing SystemsChen Guoding　　With experimental method, the efferts of the surface process technology of hard counterpart on the operating performances of sealing systems are studied and revealed.The new thinking and method are presented in current work for improving the operating performances of sealing systems.　　Keywords:sealing systems,hard counterpart,technology,experiment1　引言　　密封系统的工作品质与密封零件的材料、加工工艺及装配工艺都有很大的关系，密封系统中与密封件配偶的硬对偶件的表面加工工艺对密封系统的工作性能有很大影响。近年来，国外已广泛开展了这方面的研究［1、2］，但国内有关这方面的研究尚极为少见。　　本文采用试验方法，研究了硬对偶件表面的部分加工工艺对密封系统的泄漏量、摩擦力矩及密封件磨损量等工作性能的影响，以揭示硬对偶件表面加工工艺对密封系统性能影响的内在规律。2　试验原理及方法　　图1是试验装置及测试方法的原理简图。载荷由液压缸提供并作用于环状密封件上，钢制盘状零件(硬对偶零件)由电机带动旋转。密封系统的摩擦力矩和密封件的磨损量均采用高精度测量装置在线测量，试验过程及数据采集均由计算机控制，密封系统的泄漏量通过精密天平测量后以获得系统每小时的泄漏量。图1　试验原理及测试简图　　密封件材料是填充有碳化物粒子的PTFE材料，并制成环状试件。　　硬对偶件材料是16MnCr5，硬对偶试件的接触面采用了不同的加工工艺及加工方法，以研究其对密封系统工作性能的影响；此外，笔者还研究了表面加工螺旋纹理对密封系统性能的影响。与试件表面加工有关的形貌参数和加工参数见表1。表1　硬对偶件表面加工方法及参数试件号刀具加工角度(°)加工方法试验前Ra(μm)试验后Ra(μm)试件旋转方向U59-26.5硬车削+抛光1.771.55顺时针U6026.5硬车削+抛光1.791.52顺时针U610硬车削+抛光1.601.47顺时针U610硬车削+抛光1.601.47逆时针U620硬车削3.32　顺时针　　注：作用在PTFE密封件上的压力为3N/mm3，密封流体压力为0.03MPa，硬对偶件转速为1000r/min，试验在室温条件下进行。 3　试验结果及分析　　图2是刀具加工角度(刀具中心线和试件轴线的夹角)不同对密封系统摩擦力矩及密封件磨损量的影响情况。对应于刀具加工角度-26.5°、0°、26.5°，相应的密封系统单位时间泄漏量分别为0.3118、0.2431、0.1974g/h。显然，刀具加工角度对密封系统的工作性能有很大影响。根据密封系统工作的需要，选择合适的刀具加工角度，有可能获得较为理想的密封系统工作品质。图2　刀具加工角度对密封系统摩擦力矩及密封件磨损量的影响　　图3是车削加工的硬对偶件(U62)表面形貌和车削+抛光加工的硬对偶件(U61)表面形貌对密封系统摩擦力矩及密封件磨损量影响的比较。相应的密封系统泄漏量分别为0.999、0.2431g/h。试验结果表明，硬对偶件接触表面加工精度较高，对提高密封系统的工作性能是十分有利的。图3　硬对偶件表面加工方法对密封系统摩擦力矩及密封件磨损量的影响　　图4是硬对偶件表面加工所形成的螺旋加工纹理对密封系统摩擦力矩及密封件磨损量的影响。试验时硬对偶件以不同的旋转方向转动，以分析密封系统性能的变化。相应于顺时针转动和逆时针转动时的密封系统泄漏量分别为0.2431、0g/h。显然，硬对偶件表面上的螺旋加工纹理对密封性能有很大影响，这种情况下很难实现一个较佳的密封系统工作性能匹配，而且，影响程度在实际工作过程中很难预先确定。因此，研究没有这种螺旋加工纹理效应的硬对偶件表面加工工艺是十分必要的。图4　硬对偶件表面螺旋加工纹理对密封系统摩擦力矩及密封件磨损量的影响4　结论　　密封系统中硬对偶件接触表面的加工工艺及方法对密封系统工作性能有很

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