丁腈橡胶O形圈往复密封性能实验研究.pdf

2012年2月
润滑与密封
Feb.2012
第37卷第2期
LUBRICATION ENGINEERING
Vol 37 No. 2
DOI:10.3969/j.iss0254-0150.2012.02.008
丁腈橡胶O形圈往复密封性能实验研究
吴琼索双富廖传军黄伟峰刘向锋
(清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084)
摘要:根据《用于评估液压往复密封应用的标准试验方法》设计往复密封标准试验台,能够对不同类型的密封环
进行整环测试;对不同工况下的丁腈橡胶O形闘进行实验研究,并与工程解进行比较和分析,结果具有较好的一致性
结果表明:丁腈橡胶的力-位移响应滯后性很明显;同样的工况条件下,润滑油的润滑与减摩效果优于去离子水;在小
压差范围内,随压力增加,摩擦力基本呈线性增加;随往复速度增加,摩擦力会逐渐增大,但增长率会逐渐变小,直至
滑动摩搽力达到稳定值
关键词:丁腈橡胶;0形圈;往复密封
中图分类号:TB42文献标识码:A文章编号:0254-0150(2012)2-(029-5
Experimental Study of Reciprocating Sealing Performance
of Nitrile Rubber O-ring
Wu Qiong Suo Shuangfu Liao Chuanjun Huang Weifeng Liu Xiangteng
(State Key Laboratory of Tribe
singhua University, Beijing 100084, China)
Abstract: A standard reciprocating seal test rig was designed based on the standard test methods of assessing the hy
draulic reciprocating seals, which can test various sealing rings wholly without being cut into pieces. The experimental stud
ies of nitrile rubber were made under different circumstances, and the results were compared with engineering solutions, it
was found the results were in good agreement. The results show that the force-displacement response lag of nitrile rubber is
obvious: in a certain range the friction force increases linearly with the pressure: the lubricant effect of oil is much better
than that of de-ionized water under the same workin condition. With reciprocating velocity increases, the friction gradually
increases, but the growth rate becomes smaller until the sliding forces stabilize
Keywords: nitrile rubber; O-ring; reciprocating seal
涉及0形圈的文献有很多,国内的多数文献?只取了15m的片段,并非整圏,边界效应无法避
主要集中在O形圈本构模型和沟槽结构参数的讨论免,其次SR摩擦磨损试验机只能模拟径阿加载的
上,如0形圈本构模型的选取、本构模型参数的测情况,不能模拟轴向施加压力的工况,因而得到的实
量,沟槽宽度、深度、倒角的选取,压缩率的确定,验结果存在一定的局限性。
挡圈的使用,失效准则的讨论等等。国外的一些文
本文作者根据文献[13-141提及的英国流体
献“则利用比较完备的往复密封理论进行了数值力学研究组提出的《用于评估液压往复密封应用的
仿真,得到了一些具有参考意义的结果,如临界粗糙标准试验方法》设计了往复密封标准试验台,以对
度值这一概念的提出。
不同形式的密封圈在不同的工况下的往复密封性能和
但就目前而言,无论国内还是国外,在实验方面摩擦性能进行整环测试。
的进展都相对滞后。刘莹等人2研究了不同工况下
根据往复行程的不同,按由小到大的顺序,0形
三元乙丙橡胶的摩擦性能,但是由于设备所限,实验圈有4种不同的运动状态:第一种是完全静止;第
种是完全黏滑,此时0形圈只发生剪切变形,与试
*基金项目:国家973计划项目(2009CB724304);清华大学
验缸缸壁之间没有宏观的相对滑动;第三种叫做部分
摩擦学国家重点实验室自主研究课题重点项目( SKLTO8A06);
滑动,此时部分试验器与试验缸缸壁之间产生宏观的
国家自然科学基金项目(50975157),
相对滑动,但仍有部分区域处于黏结状态;第四种是
收稿日期:2011-09-08
试验圈相对试验缸缸壁产生完全滑动,此时最显著的
作者简介:吴琼(1987-),女,硕士研究生,主要从事机械密特征即摩擦力基本不随位移而改变。本文作者将以第
封副密封的研究,E-mail:wuqionghaoyangde@163.com
四种状态,即0形圈的大行程往复运动作为研究重点。