沈小波 覃輝翔 王燕妮 霍德祥 蘭旭恒

摘 要：樹脂密封環(huán)常用于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)中，相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)引起密封環(huán)磨損及老化的故障，在這些影響因素中，樹脂密封環(huán)安裝溝槽的粗糙度有很大的影響，由此，合理的溝槽粗糙度在設(shè)計(jì)中有很大的參考意義。

關(guān)鍵詞：樹脂密封環(huán);粗糙度;磨損

1 引言

樹脂密封環(huán)由于其良好的彈塑性及耐高溫性能，在變速器行業(yè)運(yùn)用廣泛，比如活塞缸，輸入軸孔等，密封環(huán)常見(jiàn)的失效形式為磨損，燒熔，最終導(dǎo)致密封失效。影響樹脂密封環(huán)磨損量的主要因素有轉(zhuǎn)速，油溫，溝槽寬度，配合直徑及粗糙度等，在此，本文通過(guò)對(duì)粗糙度的研究，找出合理的設(shè)計(jì)范圍，在保證使用性能的前提下盡可能降低加工難度。

2 問(wèn)題提出

某公司一自動(dòng)變速器上使用的樹脂密封環(huán)，材料為理氟龍C414，試驗(yàn)時(shí)油溫最大120℃，最大壓力2MPa，軸最高轉(zhuǎn)速5500rpm，在試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)部分樣件壓力下降明顯，無(wú)法繼續(xù)試驗(yàn)，拆機(jī)發(fā)現(xiàn)樹脂密封環(huán)樣件出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。密封環(huán)的裝配位置如圖1所示。

密封環(huán)試驗(yàn)后磨損情況如圖2。

3 分析

3.1 對(duì)比分析

對(duì)比故障件及合格件的溝槽尺寸，發(fā)現(xiàn)溝槽安裝尺寸均合格，但在檢測(cè)故障件的溝槽受力側(cè)粗糙度Ra值時(shí)，發(fā)現(xiàn)故障件粗糙度發(fā)布不均勻，變差較大，而合格件的粗糙度分布均勻，變差較小，實(shí)際檢測(cè)結(jié)果及檢測(cè)方式如下圖所示（由于圖紙要求為Ra評(píng)價(jià)方式，以下粗糙度均指代Ra值），見(jiàn)圖3。

試驗(yàn)合格件粗糙度檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

試驗(yàn)故障件粗糙度檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

對(duì)試驗(yàn)合格件與故障件的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可得：

從數(shù)據(jù)上分析：

a）試驗(yàn)合格件粗糙度最大為Ra0.36，變差也比較小，最大為Ra0.046;

b）試驗(yàn)故障件粗糙度最大為Ra1.51，最小為Ra0.6，并且變差也比較大，最小為Ra0.144。

綜合上述檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，粗糙度對(duì)密封環(huán)磨損有很大的影響。

3.2 密封環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)樹脂密封環(huán)在不同的粗糙度的條件下進(jìn)行500h耐久測(cè)試，并測(cè)試其磨損量，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示：

從上述試驗(yàn)來(lái)看：

a）當(dāng)粗糙度在Ra0.8以下時(shí)，密封環(huán)的側(cè)面磨損比較均勻，不會(huì)對(duì)其功能產(chǎn)生影響

b）當(dāng)粗糙度在Ra0.8以上時(shí)，密封環(huán)的側(cè)面磨損會(huì)急劇上升，當(dāng)粗糙度超過(guò)Ra1.2，密封環(huán)的磨損量超過(guò)0.1mm，會(huì)出現(xiàn)功能失效。

3.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)分析結(jié)果，在要求供應(yīng)商對(duì)產(chǎn)品加工方式及檢測(cè)手段進(jìn)行優(yōu)化后重新提供樣件，樣件4個(gè)平面粗糙度檢測(cè)均在Ra0.8以下，重新進(jìn)行試驗(yàn)，未出現(xiàn)試驗(yàn)失效，試驗(yàn)完成后重新檢測(cè)密封環(huán)磨損量，均在接收標(biāo)準(zhǔn)0.1以內(nèi)，見(jiàn)圖5。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）本文通過(guò)對(duì)密封環(huán)溝槽粗糙度的試驗(yàn)分析，找出密封環(huán)溝槽的粗糙度與磨損量之間的關(guān)系，將溝槽的粗糙度控制在Ra0.8以內(nèi)，保證了密封環(huán)功能的耐久性能。

（2）粗糙度在加工時(shí)受到材料的切削性能、熱處理、刀具工藝參數(shù)的影響，還需在接下來(lái)的研究中進(jìn)行深入探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2007.