通過(guò)流體分析驗證低摩擦力矩密封圈

圖2 密封圈的應用

2、低摩擦力矩密封圈

2.1 特征

通過(guò)在軸槽側壁上滑動(dòng)的密封圈表面設置V形潤滑槽，實(shí)現低摩擦力矩密封圈的低摩擦力矩和低漏油。密封圈采用在 PEEK樹(shù)脂中加入特殊添加劑制成的 BEAREEPK5301材料，側面有注塑成型的V形潤滑槽，且對接臺階形狀復雜。通過(guò)對接臺階的復雜形狀減少對接臺階處的漏油。

與NTN常規產(chǎn)品相比，低摩擦力矩密封圈具有以下特征:

1）摩擦力矩降低達60%;

2）1/10的磨損率;

3）相當的低漏油性。

2.2 潤滑槽形狀的比較

2.2.1摩擦力矩測量結果

圖5 滑動(dòng)表面的油膜壓力分布

圖6 密封圈的分析(24個(gè)槽)

3.2 流體分析結果

3.2.1 V形潤滑槽的數量

通過(guò)對一側有12和24個(gè)V形潤滑槽的密封圈進(jìn)行流體分析，得到1個(gè)密封圈的油膜反作用力。V形潤滑槽的間距相同，12和24個(gè)槽的長(cháng)度變化。槽的角度也相同，但12和24個(gè)槽的深度不同。

帶12和24個(gè)V形潤滑槽密封圈的油膜反作用力如圖7所示。正如所估計的，槽數越多，油膜反作用力越大。因此，槽數越多，摩擦力矩降低越多。

然而，當槽數增加時(shí)，槽間的空格數也增加，這增加了密封圈側面與軸槽側壁的接觸面積，從而導致摩擦力矩升高。因此，應有最優(yōu)槽數使摩擦力矩最小。為證實(shí)這點(diǎn)，制作了不同槽數的密封圈并測量摩擦力矩。密封圈尺寸為：外徑51 mm，厚度2.4 mm，寬度2.3 mm。一側槽數為12~30。槽間距、槽寬、槽角相同，因此槽長(cháng)和槽深隨著(zhù)槽數不同而不同。測量條件為：ATF壓力1 MPa，溫度80 ℃，轉速2 000 r/min。

3.2.3 V形潤滑槽的角度

基于4.2.1節中描述的一側有24個(gè)槽的密封圈，通過(guò)增大或減小V形潤滑槽的角度，采用流體分析得到油膜反作用力。槽間距、槽寬和槽長(cháng)相同，只有槽角變化而導致的槽深不同。

槽角與油膜反作用力的關(guān)系如圖10所示。在試驗的角度范圍內，無(wú)論槽角如何，油膜反作用力幾乎相同。同樣地，槽深也沒(méi)有影響。這些結果表明在V形潤滑槽的設計中必須關(guān)注槽數，如果槽深和槽角在適當的范圍內，則不需要考慮。

3.3 帶最優(yōu)V形潤滑槽密封圈的摩擦力矩

測量結果

基于上面的流體分析優(yōu)化了V形潤滑槽的數量和形狀。優(yōu)化后的帶24個(gè)V形潤滑槽密封圈與3.2節中討論的帶12個(gè)V形潤滑槽密封圈的摩擦力矩對比結果如圖11所示。優(yōu)化后的帶24個(gè)V形潤滑槽密封圈的摩擦力矩比帶12個(gè)槽的降低了10%~15%。測量中選用外徑45 mm、厚度2 mm、寬度2.4 mm的密封圈進(jìn)行比較。

圖11 油壓與摩擦力矩的關(guān)系

4、結束語(yǔ)

介紹了關(guān)于低摩擦力矩密封圈摩擦力矩降低的流體分析驗證結果?；诹黧w分析和試驗，優(yōu)化了V形潤滑槽的數量和形狀，進(jìn)一步降低了摩擦力矩。低摩擦力矩密封圈的采用進(jìn)展良好，因為其能響應車(chē)輛低油耗的要求。未來(lái)將致力于進(jìn)一步降低摩擦力矩。

在許多領(lǐng)域對能源效率的要求不斷提高，將采用流體分析等分析方法加快開(kāi)發(fā)速度，提高樹(shù)脂滑動(dòng)部件的性能。

（參考文獻略）

Verification of Torque Reduction for Low Torque Seal Ring by Fluid Analysis

來(lái)源：《NTN TECHNICAL REVIEW》     

作者：Takuya ISHII等

翻譯：侯萬(wàn)果

校對：曾獻智

整理、排版：軸承雜志社

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