由于液壓缸活塞桿的泄漏逸出到環境中,往復活塞桿密封是液壓設備中最關鍵元件之一。泄漏的活塞桿密封可導致運行問題和環境污染。當然,首先活塞桿密封必須為靜態密封。如果密封在活塞桿運動前泄漏,則其尺寸可能不合適,或密封或活塞桿損壞。但是,在靜態條件下完美的密封可能當軸作往復運動時明顯泄漏,因為動態密封機理與靜態時的密封機理有很大區別。往復運動時,密封依靠運動桿和密封的接觸表面之間的流體膜中的彈性流體動壓作用。認識到這些基本物理作用對設計人員和用戶都是重要的:液壓活塞桿密封的動態密封機理和潤滑受被滑動桿帶進密封接觸面的液壓流體的行為支配。首先,在外行程中,密封應從活塞桿表面刮除大多數液壓流體。但是總是有一很薄的液膜粘在滑動表面并被拖過密封和活塞桿之間的界面,形成“密封間隙”。厚度很少超過1 un。當該厚度對往復運動的每個方向都可以計算出來時,就可找到通過密封的流體的量,并預測泄漏率和摩擦力。
不像流體動壓密封,其表面通常當作一剛性體,浮動在流體膜上的聚合體密封的配合表面,其特性像被界面膜的流體壓力局部支撐的隔膜。因此,膜形狀的預測建立在潤滑的反向流體動力學理論基礎上。現在解釋這一理論。
密封界面的流體動力學:聚合體密封所施加的徑向接觸應力由過盈建立的預載荷和由被密封液體的流體靜壓力引起的一個分量組成。后者通過密封的主體傳遞到密封界面的密封表面。這一“靜態”密封機理已在1.3節詳細討論過。
記住,預載荷由密封體的十分之幾毫米的初始釋向變形造成,而界面流體膜厚度僅為十分之幾微米,因液膜形成時密封抬升引起的撓曲不會有效
地改變密封的局部接觸應力。因此,由于不管是與活塞桿直接接觸或是浮動在薄的液膜上都假設密封具有相同的局部接觸應力,所以彈性流體動壓模型的一個基本假設是密封的接觸應力分布與膜中的流體壓力分布相同。換句話說,密封間隙是根據密封的徑向載荷被膜的流體壓力局部抵消這一基礎計算的。
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