Effects of the Surface Process Technology of Hard Counterpart on the Operating Performances of Sealing Systems
Chen Guoding
With experimental method, the efferts of the surface process technology of hard counterpart on the operating performances of sealing systems are studied and revealed.The new thinking and method are presented in current work for improving the operating performances of sealing systems.
Keywords:sealing systems,hard counterpart,technology,experiment
1 引言
密封系統的工作品質與密封零件的材料、加工工藝及裝配工藝都有很大的關係，密封系統中與密封件配偶的硬對偶件的表面加工工藝對密封系統的工作性能有很大影響。近年來，國外已廣泛開展了這方面的研究［1、2］，但國內有關這方面的研究尚極為少見。
本文採用試驗方法，研究了硬對偶件表面的部分加工工藝對密封系統的泄漏量、摩擦力矩及密封件磨損量等工作性能的影響，以揭示硬對偶件表面加工工藝對密封系統性能影響的內在規律。
2 試驗原理及方法
圖1是試驗裝置及測試方法的原理簡圖。載荷由液壓缸提供並作用於環狀密封件上，鋼製盤狀零件(硬對偶零件)由電機帶動旋轉。密封系統的摩擦力矩和密封件的磨損量均採用高精度測量裝置在線測量，試驗過程及數據採集均由計算機控制，密封系統的泄漏量通過精密天平測量后以獲得系統每小時的泄漏量。
試驗原理及測試簡圖
密封件材料是填充有碳化物粒子的PTFE材料，並製成環狀試件。
硬對偶件材料是16MnCr5，硬對偶試件的接觸面採用了不同的加工工藝及加工方法，以研究其對密封系統工作性能的影響；此外，筆者還研究了表面加工螺旋紋理對密封系統性能的影響。與試件表面加工有關的形貌參數和加工參數見表1。
表1 硬對偶件表面加工方法及參數試件號刀具加工
角度(°)加工方法試驗前
Ra(μm)試驗后
Ra(μm)試件旋
轉方向U59-26.5硬車削+拋光1.771.55順時針U6026.5硬車削+拋光1.791.52順時針U610硬車削+拋光1.601.47順時針U610硬車削+拋光1.601.47逆時針U620硬車削3.32 順時針
註：作用在PTFE密封件上的壓力為3N/mm3，密封流體壓力為0.03MPa，硬對偶件轉速為1000r/min，試驗在室溫條件下進行。
3 試驗結果及分析
圖2是刀具加工角度(刀具中心線和試件軸線的夾角)不同對密封系統摩擦力矩及密封件磨損量的影響情況。對應於刀具加工角度-26.5°、0°、26.5°，相應的密封系統單位時間泄漏量分別為0.3118、0.2431、0.1974g/h。顯然，刀具加工角度對密封系統的工作性能有很大影響。根據密封系統工作的需要，選擇合適的刀具加工角度，有可能獲得較為理想的密封系統工作品質。
刀具加工角度對密封系統摩擦力矩及密封件磨損量的影響
圖3是車削加工的硬對偶件(U62)表面形貌和車削+拋光加工的硬對偶件(U61)表面形貌對密封系統摩擦力矩及密封件磨損量影響的比較。相應的密封系統泄漏量分別為0.999、0.2431g/h。試驗結果表明，硬對偶件接觸表面加工精度較高，對提高密封系統的工作性能是十分有利的。
硬對偶件表面加工方法對密封系統摩擦力矩及密封件磨損量的影響
圖4是硬對偶件表面加工所形成的螺旋加工紋理對密封系統摩擦力矩及密封件磨損量的影響。試驗時硬對偶件以不同的旋轉方向轉動，以分析密封系統性能的變化。相應於順時針轉動和逆時針轉動時的密封系統泄漏量分別為0.2431、0g/h。顯然，硬對偶件表面上的螺旋加工紋理對密封性能有很大影響，這種情況下很難實現一個較佳的密封系統工作性能匹配，而且，影響程度在實際工作過程中很難預先確定。因此，研究沒有這種螺旋加工紋理效應的硬對偶件表面加工工藝是十分必要的。
硬對偶件表面螺旋加工紋理對密封系統摩擦力矩及密封件磨損量的影響
4 結論
密封系統中硬對偶件接觸表面的加工工藝及方法對密封系統工作性能有很
