汽車橋上機械密封分類及其關鍵性能參數分析

摘 要：汽車支持橋的密封效率對車軸傳動效率影響很大。在對汽車支持橋機械密封發展概述的基礎上，分析了機械密封的關鍵性能參數，為汽車支持橋機械密封的性能優化奠定基礎。

關鍵詞：支持橋；機械密封；發展；參數

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.040

0 引言

汽車車橋通過懸架與車架相連接，其兩端安裝車輪。車橋的作用是承受汽車的載荷，維持汽車在道路上的正常行駛。支持橋屬于從動橋。單橋驅動的三軸汽車，后橋設計成支持橋掛車上的車橋也是支持橋發動機前置前驅動轎車的后橋也屬于支持橋。汽車支持橋的密封對保障傳動效率具有重要的意義。

我國對機械密封的研究相對較遲，蘭州煉油企業于20世紀50年代對泵用機械密封的零部件開始進行開發。沈陽鼓風機和合肥通用公司聯合于20世紀70年代浮環系列密封進行了研發，同時蘭州冶煉企業對金屬波紋管系列的機械密封的研發也獲得了成功；20世紀80年年代以來，我國的機械密封行業逐漸引進了國際上比較先進國家的技術，使國內的機械密封技術上了一個新臺階。但與國際上比較還存在著許多問題，主要表現在：（1）材料特性差別大；（2）高參數密封可靠性差；（3）科研力量薄弱；（4）產品結構陳舊；（5）專業化程度低。本文在前人研究的基礎上，研究了汽車支持橋機械密封分類及其關鍵性能參數分析，對進一步的機械密封的參數優化提供了一定的理論基礎。

1 汽車支持橋機械密封發展概述

汽車支持橋機械密封是工程機械領域中用到最多的轉動軸密封，是一種軸向斷面密封。具備性能好、功率消耗低、不易泄漏量、工作壽命長等特征。隨著工業技術的進步和發展，我國在汽車支持橋橋的設計和制造得到了長期地發展，大型高參數汽車支持橋橋的國產化等問題已經得到了很大地發展。其發展如下：

1.1 重視密封系統

過去僅注重獨立的密封件，如今必須注重整套密封系統，而且對密封系統標準也許制定。

1.2 技術不斷創新

高水平、高性能（零泄漏、干運轉、無油潤滑、漿液）和高參數（高速、高壓、高溫、大直徑）的大量密封產品的研發；新材料、新產品、新概念、新技術、新標準和新工藝的一直更新換代；實效監控（相態、摩擦狀態和流體膜）、失效分析（概率和可靠性）、失效機理（密封圈及橡膠老化和泡脹、熱裂、袍疤、空化—氣蝕）的研究得到了廣泛的重視和應用。

1.3 不斷提高要求

為了使機械設備的使用周期加長，現在機械密封的使用時間可達到兩年，而國際則由2年延長到三年。

1.4 重視安全和環境保護

以前僅注重表面存在的“泄漏”，不重視易揮發的“溢出”；目前需要控制揮發性物溢出量，即從“零泄漏”到“零溢出”。美國潤滑工程師學會和摩擦學家規定SP-30等揮發性物溢出量控制標準。

1.5 開發產品的應用性

新產品要連續不斷的研發和創新，重點強調的是所開發的新產品在實際工程中能很好地使用，并帶來社會效益。

隨著大量機械密封理論的出現，機械密封的工作原理的分析研究更加深入，從而促進了機械密封技術的發展。但是在較小的密封端面空間內存在著摩擦、損壞、形變、介質流動等眾多的物化復雜的交換過程，需要大量的研究人員去研究各種要素之間的相互關系，才能確切地反映出它們時間過程。該密封也常廣泛應用于煤礦井下環境濕度大、粉塵多、檢修條件差的煤礦機械中，如刮板輸送機的鏈輪、采煤機的滾筒和搖臂等各類煤礦機械的行走減速器等。

2 機械密封的關鍵性能參數分析

2.1 pv值

端面的平均線速度 v與比壓p的積所獲得的值為pv值。極限pv值是指密封不能正常工作時的值，它是指密封材料工作時的能力。機械密封選取和設計中，影響密封特性的參數是pv值，該值是衡量密封是否具備抗磨和抗熱兩項指標。并且pv值與液膜的厚薄程度和狀態有直接的關系，當pv值不符合所規定的標準時，端面內液膜的狀況就會大打折扣，會導致好的摩擦狀態受到損壞。

2.2 泄漏量 Q

泄漏量與密封實際的工作情況有直接關系，由于工程上所使用的機械密封的摩擦狀態一般為邊界約束。機械密封在正常的工作狀態中，端面必然存在摩擦現象，并產生熱量。摩擦產生的熱量均與密封端面的液膜汽化和端面的應變、應力有很大的關系。嚴重的時候，集中起來的熱量會嚴重影響密封的工作情況，使密封端面的磨損越來越快，最終引起密封無法正常工作。

2.3 摩擦系數f

該參數是對端面之間液膜潤滑性能的指標，潤滑工作情況有差別，其摩擦系數也就不相同。該系數不僅受到所使用材料的物理特性的影響，還受到密封所處于在的工程環境的影響。利用檢測密封副之間的相對旋轉速度、介質壓力、幾何參數、力矩來計算出摩擦系數。

2.4 摩擦準數 G

通常用液膜厚度和密封準數 G來體現密封的潤滑性能。機械密封在工作中看成為推力軸承，軸承特征系數能表達摩擦準數。液膜的負荷和黏性力有直接關系。密封準數G能表示液膜狀態的復雜性，G值跟液膜厚薄的程度呈正比關系。密封在液體摩擦狀態工作，密封準數一定大于某臨界值；而密封過渡到邊界狀態時，則肯定小于某臨界值。

3 結論

對機械密封進行準確的分析存在著眾多的困難和難點。而關于以前的密封特性的運算分析通常是依靠重復不斷地試驗來獲得的，因此這就不能很深層次地對密封特性進行評估，因為該種評估主要依靠研究人員多年的經驗積累，這不僅阻止技術上的提高，而且也不能滿足工程上的要求。

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作者簡介：王碧華（1977-），女，四川眉山人，本科，工程師，研究方向：車輛設計。