圖2 密封圈的應(yīng)用

2、低摩擦力矩密封圈

2.1 特征

通過在軸槽側(cè)壁上滑動的密封圈表面設(shè)置V形潤滑槽，實現(xiàn)低摩擦力矩密封圈的低摩擦力矩和低漏油。密封圈采用在 PEEK樹脂中加入特殊添加劑制成的 BEAREEPK5301材料，側(cè)面有注塑成型的V形潤滑槽，且對接臺階形狀復(fù)雜。通過對接臺階的復(fù)雜形狀減少對接臺階處的漏油。

與NTN常規(guī)產(chǎn)品相比，低摩擦力矩密封圈具有以下特征:

1）摩擦力矩降低達60%;

2）1/10的磨損率;

3）相當?shù)牡吐┯托浴?/span>

2.2 潤滑槽形狀的比較

2.2.1摩擦力矩測量結(jié)果

圖5 滑動表面的油膜壓力分布

圖6 密封圈的分析(24個槽)

3.2 流體分析結(jié)果

3.2.1 V形潤滑槽的數(shù)量

通過對一側(cè)有12和24個V形潤滑槽的密封圈進行流體分析，得到1個密封圈的油膜反作用力。V形潤滑槽的間距相同，12和24個槽的長度變化。槽的角度也相同，但12和24個槽的深度不同。

帶12和24個V形潤滑槽密封圈的油膜反作用力如圖7所示。正如所估計的，槽數(shù)越多，油膜反作用力越大。因此，槽數(shù)越多，摩擦力矩降低越多。

然而，當槽數(shù)增加時，槽間的空格數(shù)也增加，這增加了密封圈側(cè)面與軸槽側(cè)壁的接觸面積，從而導(dǎo)致摩擦力矩升高。因此，應(yīng)有最優(yōu)槽數(shù)使摩擦力矩最小。為證實這點，制作了不同槽數(shù)的密封圈并測量摩擦力矩。密封圈尺寸為：外徑51 mm，厚度2.4 mm，寬度2.3 mm。一側(cè)槽數(shù)為12~30。槽間距、槽寬、槽角相同，因此槽長和槽深隨著槽數(shù)不同而不同。測量條件為：ATF壓力1 MPa，溫度80 ℃，轉(zhuǎn)速2 000 r/min。

3.2.3 V形潤滑槽的角度

基于4.2.1節(jié)中描述的一側(cè)有24個槽的密封圈，通過增大或減小V形潤滑槽的角度，采用流體分析得到油膜反作用力。槽間距、槽寬和槽長相同，只有槽角變化而導(dǎo)致的槽深不同。

槽角與油膜反作用力的關(guān)系如圖10所示。在試驗的角度范圍內(nèi)，無論槽角如何，油膜反作用力幾乎相同。同樣地，槽深也沒有影響。這些結(jié)果表明在V形潤滑槽的設(shè)計中必須關(guān)注槽數(shù)，如果槽深和槽角在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，則不需要考慮。

3.3 帶最優(yōu)V形潤滑槽密封圈的摩擦力矩

測量結(jié)果

基于上面的流體分析優(yōu)化了V形潤滑槽的數(shù)量和形狀。優(yōu)化后的帶24個V形潤滑槽密封圈與3.2節(jié)中討論的帶12個V形潤滑槽密封圈的摩擦力矩對比結(jié)果如圖11所示。優(yōu)化后的帶24個V形潤滑槽密封圈的摩擦力矩比帶12個槽的降低了10%~15%。測量中選用外徑45 mm、厚度2 mm、寬度2.4 mm的密封圈進行比較。

圖11 油壓與摩擦力矩的關(guān)系

4、結(jié)束語

介紹了關(guān)于低摩擦力矩密封圈摩擦力矩降低的流體分析驗證結(jié)果?；诹黧w分析和試驗，優(yōu)化了V形潤滑槽的數(shù)量和形狀，進一步降低了摩擦力矩。低摩擦力矩密封圈的采用進展良好，因為其能響應(yīng)車輛低油耗的要求。未來將致力于進一步降低摩擦力矩。

在許多領(lǐng)域?qū)δ茉葱实囊蟛粩嗵岣?，將采?strong style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box; overflow-wrap: break-word !important;">流體分析等分析方法加快開發(fā)速度，提高樹脂滑動部件的性能。

（參考文獻略）

Verification of Torque Reduction for Low Torque Seal Ring by Fluid Analysis

來源：《NTN TECHNICAL REVIEW》     

作者：Takuya ISHII等

翻譯：侯萬果

校對：曾獻智

整理、排版：軸承雜志社

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