樹脂密封環(huán)溝槽粗糙度探討

沈小波 覃輝翔 王燕妮 霍德祥 蘭旭恒

摘 要：樹脂密封環(huán)常用于有相對運動的結(jié)構(gòu)中，相對運動會引起密封環(huán)磨損及老化的故障，在這些影響因素中，樹脂密封環(huán)安裝溝槽的粗糙度有很大的影響，由此，合理的溝槽粗糙度在設(shè)計中有很大的參考意義。

關(guān)鍵詞：樹脂密封環(huán);粗糙度;磨損

1 引言

樹脂密封環(huán)由于其良好的彈塑性及耐高溫性能，在變速器行業(yè)運用廣泛，比如活塞缸，輸入軸孔等，密封環(huán)常見的失效形式為磨損，燒熔，最終導(dǎo)致密封失效。影響樹脂密封環(huán)磨損量的主要因素有轉(zhuǎn)速，油溫，溝槽寬度，配合直徑及粗糙度等，在此，本文通過對粗糙度的研究，找出合理的設(shè)計范圍，在保證使用性能的前提下盡可能降低加工難度。

2 問題提出

某公司一自動變速器上使用的樹脂密封環(huán)，材料為理氟龍C414，試驗時油溫最大120℃，最大壓力2MPa，軸最高轉(zhuǎn)速5500rpm，在試驗時出現(xiàn)部分樣件壓力下降明顯，無法繼續(xù)試驗，拆機發(fā)現(xiàn)樹脂密封環(huán)樣件出現(xiàn)嚴重磨損。密封環(huán)的裝配位置如圖1所示。

密封環(huán)試驗后磨損情況如圖2。

3 分析

3.1 對比分析

對比故障件及合格件的溝槽尺寸，發(fā)現(xiàn)溝槽安裝尺寸均合格，但在檢測故障件的溝槽受力側(cè)粗糙度Ra值時，發(fā)現(xiàn)故障件粗糙度發(fā)布不均勻，變差較大，而合格件的粗糙度分布均勻，變差較小，實際檢測結(jié)果及檢測方式如下圖所示（由于圖紙要求為Ra評價方式，以下粗糙度均指代Ra值），見圖3。

試驗合格件粗糙度檢測結(jié)果如表1所示。

試驗故障件粗糙度檢測結(jié)果如表2所示。

對試驗合格件與故障件的數(shù)據(jù)進行分析可得：

從數(shù)據(jù)上分析：

a）試驗合格件粗糙度最大為Ra0.36，變差也比較小，最大為Ra0.046;

b）試驗故障件粗糙度最大為Ra1.51，最小為Ra0.6，并且變差也比較大，最小為Ra0.144。

綜合上述檢測結(jié)果來看，粗糙度對密封環(huán)磨損有很大的影響。

3.2 密封環(huán)試驗驗證

對樹脂密封環(huán)在不同的粗糙度的條件下進行500h耐久測試，并測試其磨損量，試驗結(jié)果如圖4所示：

從上述試驗來看：

a）當粗糙度在Ra0.8以下時，密封環(huán)的側(cè)面磨損比較均勻，不會對其功能產(chǎn)生影響

b）當粗糙度在Ra0.8以上時，密封環(huán)的側(cè)面磨損會急劇上升，當粗糙度超過Ra1.2，密封環(huán)的磨損量超過0.1mm，會出現(xiàn)功能失效。

3.3 試驗驗證

根據(jù)分析結(jié)果，在要求供應(yīng)商對產(chǎn)品加工方式及檢測手段進行優(yōu)化后重新提供樣件，樣件4個平面粗糙度檢測均在Ra0.8以下，重新進行試驗，未出現(xiàn)試驗失效，試驗完成后重新檢測密封環(huán)磨損量，均在接收標準0.1以內(nèi)，見圖5。

4 結(jié)束語

（1）本文通過對密封環(huán)溝槽粗糙度的試驗分析，找出密封環(huán)溝槽的粗糙度與磨損量之間的關(guān)系，將溝槽的粗糙度控制在Ra0.8以內(nèi)，保證了密封環(huán)功能的耐久性能。

（2）粗糙度在加工時受到材料的切削性能、熱處理、刀具工藝參數(shù)的影響，還需在接下來的研究中進行深入探討。

參考文獻：

[1]成大先.機械設(shè)計手冊（第五版）.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2007.