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旋转轴唇形密封圈习惯上称作油封,是用来封油或脂的机械元件。油封具有结构简单、紧凑,密封性能良好,价格便宜,随动性优良以及对被密封部件加工要求精度不高等特点,被广泛地应用于工业领域。深入研究油封,既可以实现节能降耗、环保减排,也可以为高新技术装备,如深海机器人、大功率飞机发动机等提供重要的基础部件。
本文首先简要介绍了唇式密封圈,阐述了油封的密封机理及该领域的国内外研究现状,探讨了唇口径向力、摩擦力矩、油封唇口过盈量、唇口接触宽度、弹簧工作载荷等影响油封摩擦特性的各个因素以及油封的润滑方法,然后采用MMY-8000油封密封试验机进行泵吸实验,测得油封试样运行较长时间的摩擦扭矩、腔体压强、腔体温度、油封温度、泵吸量等参数的变化情况,对油封的摩擦特性及泵吸效应进行了分析与总结,接着又通过实验,着重研究了各个油封试样的跑合阶段摩擦特性,从不同角度对油封试样的摩擦特性进行了对比、分析与总结,最后总结了本课题所做工作,提出不足之处,展望研究的进一步发展。
本文的创新之处在于通过实验研究泵吸现象,包括计算出各个油封试样的泵吸率,观察到泵吸效应大约需要一个小时才能得以显现以及分析了转速对泵吸率的影响等。国内外文献中都曾定性地提及泵吸现象的这些方面,但未见通过实验定量地描述。本文的实验数据填补了此项空白,从而为泵吸现象的理论研究提供坚实的基础。此外,本文细致地研究了唇式密封圈的摩擦特性,观察到油封规格对摩擦力变化幅度的影响;分析出密封圈的跑合阶段中,摩擦在最初的10分钟最为剧烈;发现同等条件不同转速下,在油封跑合阶段的相对稳定时期即实验开始运行11~60分钟,一般在转速为2000 r/min左右时,摩擦力最小等。这些实验结论为油封的合理设计及应用提供有效的依据。