Page 68 - 《摩擦学学报》2020年第3期

334 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

Servo system Test chamber Housing Oil inlet

Shaft
Seal rings

Measurement system Hydraulic system
Oil outlet
(a) Four parts of the test rig (b) Sectional view of the test chamber

Fig. 5 Schematic diagram of the test rig
图 5 试验台示意图

根据端面结构形式可将试验对象分为无槽环和V形槽 V形槽. 单个槽的实际形貌如图6(b)所示，槽最深处距

环两组. 图6(a)为V形槽环的尺寸结构图，无槽环的密 密封端面为150 μm，加工误差±15 μm. 密封环对摩件
封端面上没有特殊结构，是由机加工得到的平面，而 的材料均为38CrSi 合金钢，密封介质为某品牌10W-40
V形槽环的密封端面除去切口位置之外，均布了17个 牌号的机油.

B-B μm
A 200
2.6 3:1 0.15
160
11 383
R63.5 A 120
R60.6 61.1 3:1 5 000 80
10
2 958
40
B 1 B
1.5 0 0 0
(a) Drawing of V-shape grooved ring (b) Morphology of V-shape groove

Fig. 6 Schematic diagram of the test specimen
图 6 试验样品示意图

试验前，先在1 000 r/min，0.5 MPa工况下磨合2 h，
2
然后进行多工况试验. 试验转速分别为500、1 000、1 500 p c (PEEK)
和2 000 r/min，密封油压分别为0.5、1.0和1.5 MPa，折 p/MPa 1 p f (PEEK) μm 1.2
合PV值的变化范围是1.6~19.6 MPa·m/s. 试验过程控 p c (high stiffness)
p f (high stiffness)
1.0
制转速和压力不变，记录主轴转矩和出口油温变化.
0 1 2
为了得到密封环的摩擦转矩，还测试了在这四种转速 Film thickness/mm 0.8
条件下的空载转矩，各组试验实测转矩与空载转矩求
2 0.6
差，即可得到摩擦转矩. 另外，漏率的测试均在65 ℃下
进行，以排除温度对漏率的影响. 得到摩擦转矩与漏 0.4
1
率结果后，与流固耦合仿真的结果进行对比，验证计
Z 0.2
算模型的可靠性.
R 1 2
3 结果与讨论
Fig. 7 Sectional deformation of untextured ring and pressure
distribution of the sealing surface
3.1 密封环的变形分析
图 7 无槽环截面变形与密封面受力分布
图7展示了油液温度65 ℃，压力1.5 MPa，主轴转
速1 000 r/min条件下无槽环的截面变形，以及密封面 将图7结合图1分析，由于密封面间隙连通了密封
接触压力p 和流体压力p 分布. 空间和外部环境，其入口到出口的流体压力一定为递
f
c