对间隙密封液压缸摩擦力分析

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1、2015年10月机床与液压Oct.2015第43卷第19期MACHINET00L2HYDRAULICSVol.43No.19DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2015.19.021间隙密封液压缸摩擦力分析蒋俊，曾良才，湛从昌，付曙光(武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉430081)摘要：间隙密封是一种非接触密封结构形式，可以实现自润滑、减小摩擦力，提高液压缸的动态特性。对不同结构的间隙内部流场进行数鋪拟，探讨了流场速度、摩擦力与活塞速度、间隙大小的变化规律。结果表明：缸筒内壁处的黏性力与活

2、塞速度呈正比例关系，活塞壁面的黏性力与活塞速度呈反比；活塞静止时间隙大小与黏性力成正比例关系并基本相等，但活塞表面的黏性力小于活塞静止时的黏性力，而缸筒壁面上的黏性力大于静止时的黏性力。关键词：液压缸；间隙密封；摩擦力中图分类号：TB42文献标志码：A文章编号：1001-3881(2015)19-91-4AnalysisofFrictionforClearanceSealofHydraulicCylinderJIANGJun，ZENGLiangcai，ZHANCongchang，FUShuguang(College

3、ofMachineryandAutomation，WuhanUniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei430081，China)Abstract：Gapsealisanon-contactingsealstructure，notonlycanrealizeselfforce，andgreatlyimprovethedynamiccharacteristicofthehydrauliccylinder.UFDwasusedtoferentstructuretoobtaina

4、ndtherelationshipbetweenthevelocity，frictionandthepistonspeed^gapcousforceofthiecylindersurfaceisdirectlyproportionaltothevelocityofpistonspeed，butviscousforceofthepistonsurfaceisinverselyproportionaltothepistonspeed.Theviscousforceofbotliareequalandproportion

5、altothegapsizewhenthepistonisstatic.Theviscousforceofbothareincreasedalongwithpistonspeedincrease，buttheviscousforceofcylindersurfaceishigherthantheviscousforceofthepistonsurfacewhenpistonmoves.Keywords：Hydrauliccylinder；Clearanceseal；Friction〇前言塞和缸在结构上都是轴对称的，

6、且两者之间采用间隙液压缸是液压系统的执行元件，其工作性能好坏密封。工作时，间隙内充满的液压油形成一环形流直接影响整个液压系统的工作效率。尤其是伺服液压场，将活塞与缸筒隔开，使两接触面在运动过程中不缸要求低摩擦力、无爬行、频率响应高、寿命长、可发生直接接触，从而减小摩擦。靠性高，以满足液压伺服系统的静、动态性能要为了解间环形间隙的流体特性，建模时只选取间求[1]。所以，活塞与缸体之间的密封形式和材料选隙中的环状流体进行研究。环形间隙结构图（图1)及参数：环形间隙内径2=62.5mm;环形间隙G分用，以及导向套设计与密

7、封材料的选用都十分重要。别取8、10、15、18、20、25、28、30、35%m;环形应用较为成功的是采用方形或矩形截面的非金属间隙外径/=2+G;平衡槽的槽宽C=0.8mm;平衡材料环与0形橡胶圈组成一体的橡塑复合密封圈，槽的槽深Gi=1mm;两平衡槽间的间距为8mm。它具有良好的耐磨性、耐油性和耐热性，而且摩擦因数小[2]。但其装配工艺复杂、密封圈两侧各装有一个支承环，增加了摩擦力，影响液压缸动态特性[3]。目前在一些液压伺服系统中，要求低摩擦力，快速响应的液压缸及液压元件均希望取消密封圈而采用间隙密封形式[

8、4]。间隙密封在间隙中有一层薄的油膜，对运动副起到润滑作用，有利地降低摩擦力，提高动态性能[5-6]。1模型建立在液压缸中缸体与活塞之间是轴向往复运动，活图1环形间隙结构图收稿日期！2014-07-21基金项目：武汉科技大学校基金资助项目（2013XZ006)作者简介：蒋俊（1985—)，女，助教，主要研究方向为液压传动与控制。E-mail:jiangjun