Page 7 - 《摩擦学学报》2021年第3期

296 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

D(n = 0) = 0 (5) 空腔的功能是防止样件发生径向偏移. 为获取更好的

金属橡胶常用相对密度进行评定，由于金属橡胶 试验结果，同时保证试验操作过程安全，对试验样件
弹性内芯的环径比较大，材料内部结构孔隙较多，因 进行预试验，通过多次预试验调整以获得良好的试验
此本文中采用孔隙度来描述金属橡胶材料性能，孔隙 操作方式. 动态试验设备是中科院长春机械研究所研
度 P和相对密度 ¯ ρ的关系为 制的SDS-200高低温动静态材料试验机以及试验数据
m 采集系统，设备如图5(b)所示. 由于研究的金属橡胶密
ρ = (6)
V ·ρ 封件的截面尺寸较小，但是动态机的测试量程较大，
P =(1−¯ρ)×100% (7) 为了更好地测试分析样件的力学性能，因此在搭建试
式中： m为金属橡胶弹性体内芯的质量，单位g； V为金 验工装时一定要注意工装水平度以便样件受力均匀，
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属橡胶弹性体内芯的体积，单位mm ， ρ为不锈钢金属 采用十字交叉法，用水平尺进行放置台的水平调平.

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丝的密度，单位g/mm .
4 O形大口径MR密封件疲劳试验结果分析
根据上述表征参数判定金属橡胶材料的疲劳，本
章结合疲劳试验和理论计算方法研究分析大环径比 本次疲劳试验用金属橡胶密封件试验样件的外
O形金属橡胶密封件的疲劳寿命变化. 径283 mm、内径276 mm、截径3.5 mm. 试验组分成

3组，如表1所示，其中组别1设为普通组用以研究常态
3 试验系统
下试验样件的疲劳特性，组别2设为振幅组用以研究
图5(a)为本次疲劳试验的夹具工装示意图，夹具 加载振幅对试验样件疲劳特性的影响，组别3设为孔

包括圆形压盘和加持台：圆形压盘通过转接口与试验 隙度组用以研究孔隙度对试验样件疲劳特性的影响，
机相接，可保证载荷均匀分布在金属橡胶密封件上； 其中根据对金属橡胶密封件疲劳磨损性能的设计要
加持台的空腔用来放置大环比O型金属橡胶密封件， 求，孔隙度为69.7%的金属橡胶密封件在振幅为0.3 mm、

Interface Pressure
plate
Blessing
table
Metal rubber seal

(a) (b)

Fig. 5 Schematic diagram (a)and testing machine of metal rubber seal(b)
图 5 金属橡胶密封件试验工装示意图(a)及试验机(b)

表 1 金属橡胶密封件疲劳试验组
Table 1 Fatigue test group of metal rubber seals

Group Porosity/% Amplitude/mm Temperature/℃ Frequency/Hz Number of times/10 4
1 51.5 0.2 room temperature 5 20
2 69.7 0.1/0.2/0/3 room temperature 5 20
3 69.7/63.7/57.6/51.5 0.3 room temperature 5 20