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《涨圈高速旋转密封失效及涨圈的表面处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、涨圈高速旋转密封失效及涨圈的表面处理刷的andPistonRing'SSurfaceTreatnientGuLeWangLiqinOiYulinLiar~Feng(HarbinInatiluteTechnd—)Abs岫n:Then,aiIfa~lure£璐pi咖dl.grOt岫ingsealsinhi一叩e.deng-eaxeya.d.ThebO10ftIp.Peesofbnl喜Ilplatingin&an—CoppeTalloyandhotllgm岫axep口redvfiLh.thePresdhonderlte.R-
2、ultsshowIIl日lthebrushplatindiumalloy】sabletoilllpIDVO-ctionalstaleOftheringandthehot唧willdeterioratetheffictkamlslateOfthenngrH:PistonPansSurfaceTI豳血一口吐Tl.b岫IPrope幅.涨圈旋转密封作为一种端面接触密封型式经常在某些高速发动机油，气综台密封中得到应用」J,其密封基本结构如图1所示，涨圈1依靠自身弹力而使其外圆紧贴在腔体2的内壁，而在左右侧介质压力差的作用下涨圈贴向主轴3
3、上环槽的一侧从而形成密封，正常密封时接触面Ml处往往有一层薄的润滑膜存在.而密封的失效往往也与两个接触面Ml和｝摩擦状态有关，严重时会产生断轴的灾难性故障.国内外学者从涨圈结构，材料及表面处理工艺等角度做了很多的探索和改进I2J.现在国内常用的是表而磷化处理铸铁涨圈，但仍然无法避免失效•本文在分析涨圈失效的基础上,将表面热喷涂FIFE和表面刷镀钢铜合金两种表面处理方式应用于涨圈上,并分别在标准试验机和FP-2型发动机高速模拟台架上进行了减摩耐磨试验.结果表明表而刷镀钢铜合金能够比磷化处理更好地改善涨圈的摩擦学性能，从而提高密封
4、的可靠性.1一椎・2—腔件3—主轴图1涨圈旋转密封示意图1涨蟹高速旋转密封的失效涨圈旋转密封的主要失效形式包括漏泄,涨圈随轴转动及涨圈力热变形［.漏泄主要与涨圈缺口尺寸以及涨圈两侧压力差有关，而在高速下涨圈的随轴转动和热变形是失效的主要原因.如图1所示，涨圈随轴转动时有端面摩擦力矩盯•大于外环而摩擦力矩鸩，涨圈随轴转动后原来相对静止的接触面朋变成主摩擦面，由于涨圈外环为桶面结构，实际接触面积小，难以形成润滑油膜，在高速下容易发牛摩擦过热烧伤,而一旦岀现烧伤则会很快形成烧结镉并导致烧焊，使高速旋转的主轴与静止的腔体之间通过涨圈联
5、接在一起，从而发生断轴等故障•其屮肘和朋可分别表示如下：M二号却警一善(Ri—)X1驴(N?m)式中八一涨圈端面与轴槽摩擦系数.却一压差(硼)且);R1,R2,R3半径(m).,2P2(2rrR3)3:2开,2P2LR~(N?m)式中■,1厂涨圈外圆与腔体内壁摩擦系数:P2—涨圈平均弹力(Mea):卜涨圈宽度(1191)此时涨圈的摩擦功为IV二:号却量一要(Ri—科)=4560?((kw)——・・・”1,…而涨圈的热变形与摩擦面产生的热量有关.摩擦热会在密封缝隙中造成高温，这种高温对密封性能有很大影响，其后果可能使磨损加剧和增
6、大热变形•此外，密封缝隙中温度还可能大大超过材料的使用温度,因而涨圈会产生断裂，熔融或者热应力裂纹等故障.摩擦面热量的产生有两个来源I3J,—是润滑油膜《润滑与密封》缎粘滞剪切产生热量,另一则是微凸体接触摩擦产生热量•前一种热量可以用下式表示：dE=fi??dA/h式中一液体动力粘度;一相对滑动速度；单位面积;八一液体油膜厚度.而后一种热量可用下式表示：d二fP“甜式中，表示摩擦副摩擦系数;表示接触压力；和与上同.由以上分析可知，涨圈密封的失效除了与速度，介质压力及结构尺寸有直接关系外，接触面摩擦系数在很人程度上影响着密封面的
7、摩擦状态，口在系统设计完成的前提下,对摩擦副摩擦状态的改善将是最为方便和经济的.2涨圈表面改性由涨圈失效分析可知提高涨圈与配伍件的减摩抗磨性能可很好地改善密封状况,目前国内常采用涨圈表面磷化处理来达到这一目的•木文采用两种表面处理方式，即刷镀钢铜合金和热喷涂PTFE[5J刷镀钢铜合金是采用一台专用直流电流设备，电源阀的正极接镀笔，作为刷镀吋的阳极，电源的负极接工件作为阴极•刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面移动,并保持一定的压力.这样•在镀笔与工件接触的部位•镀液中的铜离子和锢离子在电场力的作用下先后扩散到工
8、作表面，在表面获得电子破还原成愿子，沉积，结晶形成镀层•表面热喷涂PWE是利用热源将PIFE加热到塑性态或熔融态，在气流的带动下，使其冲击到基体表面上，冲击到表而的颗粒因受冲击而变形，并与基体镶嵌在一起,形成叠层薄片，粘附在经过制备的表面上，随Z冷却并不断堆积，最后形成-•种
