Page 97 - 《摩擦学学报》2021年第4期

540 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

间的摩擦力是不可忽略的. 2 000
P=6 MPa

4.2 有台结构对摩擦力初值形成的影响 1 600 P=9 MPa 1 408 N
P=12 MPa 1 205 N
992 N
由图14发现，有台C形圈在推环位移为零时，内唇 1 200
口对推环产生了较大的负摩擦力. 为了探究负摩擦力 800 1 180 N 966 N
Friction/N
的产生机理，本文中提取了预压缩率5%时，加载介质 400 773 N
压力(9 MPa)前后C形圈截面的变形进行对比，如图15 0
0 20 40 60 80 100
所示. 可见介质压力的二次压缩使有台结构C形圈的 −400 Displacement/μm
内唇口沿Z轴方向变形，推环受到夹套内唇口沿Z轴方 −800
向的静摩擦力，故凸台结构使C形圈在高介质压力下 −1 200

的二次压缩对推环产生向右的静摩擦力(为负值). Fig. 16 Variation of friction of C-ring with a boss under
different medium pressure with displacement of push ring
(ε=5%)
图 16 有台C形圈在不同介质压力下摩擦力随推环位移的
After loading medium 变化(ε=5%)
pressure (P=9 MPa) C-ring
Before loading medium
pressure (P=0 MPa) 图17给出对应C形圈的轴向变形，可见在介质压
力作用下，有台C形圈沿Z轴方向发生微量变形，内唇
口处轴向变形高于其他部位. 随着介质压力的增大，
Push ring 内唇口底部与凸台面出现接近、部分接触到完全压紧
3种状态. 当压力低于6 MPa时，内唇口根部与凸台尚
Fig. 15 Secondary deformation diagram of C-ring with a boss 未接触，间隙的存在使内唇口更易发生沿Z轴方向的
under medium pressure (ε=5%)
图 15 有台C形圈受介质压力二次变形示意图(ε=5%) 变形，故此时推环位移时受到的阻碍较小. 因此6 MPa
时静摩擦力随位移的增长速率低于唇口底部与凸台
4.3 介质压力对C形圈摩擦力的影响 已经发生接触而变形受限的9和12 MPa两组，故其分

4.3.1 介质压力对有台C形圈摩擦力的影响 离距离BD也更大，如图16所示.

为进一步讨论有台结构和介质压力对推环弹簧 4.3.2 介质压力对无台C形圈摩擦力的影响
蓄能密封圈摩擦特性的影响，如图16为预压缩率5%， 图18中所示是预压缩率ε=5%，介质压力在6、9和
介质压力6、9和12 MPa下，推环沿Z轴方向移动时与 12 MPa下，推环沿Z轴方向移动时与无台C形圈间的
C形圈间的摩擦力随位移的变化曲线. 可见，有台弹簧 摩擦力随位移变化的曲线. 可以发现，不同介质压力
蓄能密封圈在不同介质压力下的摩擦力和分离距离 下摩擦力随位移呈线性增长，增长速率接近，介质压
是不同的. 低介质压力下最大静摩擦力和滑动摩擦力 力的增大会提升夹套圈与推环位移过程中的最大静
低，分离距离BD更大. 摩擦力和滑动摩擦力，这是由于介质压力的增大使得

6 MPa 9 MPa 12 MPa

−0.125E-03 −0.983E-04 −0.717E-04 −0.450E-04 −0.183E-04 0.833E-05 0.350E-04 0.617E-04 0.883E-04 0.115E-03

Fig. 17 Axial deformation of C-ring with a boss under different medium pressure (ε=5%，unit：m)
图 17 有台C形圈在不同介质压力下的轴向变形 (ε=5%，单位：m)