專利名稱：一種具有靜壓和動壓雙重效應(yīng)的浮動密封環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體密封技術(shù)領(lǐng)域，是流體動密封零件，更具體說是ー種應(yīng)用在濕式離合器中的浮動密封環(huán)。
背景技術(shù)：
浮動密封環(huán)是屬于流體動密封的ー類部件，對防止泄漏、維持設(shè)備的正常工作起到關(guān)鍵作用，同時有助于消除或減輕環(huán)境污染，防止或減少物料和能源的消耗，達到提高設(shè)備效率、資源節(jié)約的目的。車輛濕式離合器使用浮動密封環(huán)作為流體密封裝置來實現(xiàn)其接合油壓的建立，密封性能影響到傳動裝置的動カ性和穩(wěn)定性，是評價總體傳動性能的ー個重要指標。エ業(yè)領(lǐng)域的拓展對機械部件的密封性能提出了更嚴格的要求。隨著使用條件的提高，特別是滿足車輛大功率的傳動需求，密封環(huán)需要在高速、高壓、高溫エ況下運行。在實際使用中，在此エ況條件下密封環(huán)卻出現(xiàn)了提早失效的現(xiàn)象，這直接影響到整個傳動裝置的使用性能，具體表現(xiàn)為離合器油壓無法正常建立，密封環(huán)端面嚴重磨損，泄漏量增多等失效現(xiàn)象。因此，在保持濕式離合器參數(shù)不變的情況下，需要延長密封環(huán)服役壽命，減小密封環(huán)摩擦磨損。這樣要求優(yōu)化密封性能，改進密封環(huán)的結(jié)構(gòu)，從而滿足車輛在大功率傳動需求下濕式離合器的接合性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出ー種新型浮動密封環(huán)，它主要針對浮動密封環(huán)在大功率傳動需求下磨損嚴重的問題，通過密封環(huán)結(jié)構(gòu)的改進，延長密封環(huán)的使用壽命，擴大密封環(huán)值的使用上限，其中/7 —工作壓力，r一工作線速度，增強密封工作的穩(wěn)定性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下浮動密封環(huán)端面上開設(shè)周向均勻分布的節(jié)流孔，所述浮動密封環(huán)周向均勻布置槽形相同的矩形槽，矩形槽的槽深從浮動密封環(huán)外徑至內(nèi)徑逐漸遞減呈楔形形狀。密封環(huán)端面上開設(shè)周向均勻分布的節(jié)流孔，此節(jié)流孔是在流體流經(jīng)密封腔內(nèi)的過程中在密封環(huán)上布設(shè)的ー種節(jié)流裝置，在高壓作用下流束將在節(jié)流孔處形成局部收縮，從而使流速増加，靜壓カ降低，于是在節(jié)流孔前后產(chǎn)生了靜壓カ差，這樣在高壓油的作用下利用節(jié)流孔實現(xiàn)較穩(wěn)定的靜壓力，形成較大的端面開啟カ和油膜剛度；節(jié)流孔特性包括進出ロ壓力、節(jié)流孔直徑和個數(shù)等參數(shù)，它們直接影響著端面開啟カ的大小，對形成穩(wěn)定的油膜剛度起決定性的作用，是影響整個密封性能的關(guān)鍵因素，也是延長密封使用壽命的關(guān)鍵之處。同時周向均勻布置多個徑向槽深不等而槽形相同的矩形槽，在流場中構(gòu)造臺階效應(yīng)和楔形效應(yīng)。矩形槽密封環(huán)與普通密封環(huán)在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別在于其主密封面上加工有矩形狀凹槽，在矩形槽與主密封面之間形成臺階，同時矩形槽內(nèi)部槽深不等形成收斂的楔形。其設(shè)計原理是在密封環(huán)與其對偶件相對運動時，將流體引入槽內(nèi)，依靠流體在摩擦力作用下從間隙收斂部分被壓出而產(chǎn)生的作用力來實現(xiàn)密封摩擦副表面的分離，通過流體膜承受擠壓載荷，利用其動壓效應(yīng)產(chǎn)生的開啟カ使密封表面與其對偶摩擦面實現(xiàn)非接觸。這樣朝著滑動速度方向間隙收斂區(qū)域通過密封面布置臺階來產(chǎn)生，同時利用矩形槽的槽深不等形成的楔形，加強密封面旋轉(zhuǎn)時的流體楔升壓作用，把流體油液擠入端面之間，獲得ー層動壓流體膜，從而增強流體動壓效果，實現(xiàn)密封環(huán)端面充分潤滑，從而有效避免密封端面過度磨損。對密封環(huán)的參數(shù)作如下要求在密封環(huán)的端面上開設(shè)節(jié)流孔，節(jié)流孔所在端面半徑K是密封環(huán)外半徑兄與內(nèi)半徑慫之和的0. 5倍，設(shè)計原理是節(jié)流孔位置的偏差直接影響油膜上的壓カ分布，節(jié)流孔位置偏移越大、節(jié)流孔尺寸誤差越大，引起的干擾カ矩越大，所以把節(jié)流孔的位置布置在密封環(huán)面的中心線上。同時，節(jié)流孔孔徑尺寸變化體現(xiàn)為節(jié)流孔出ロ流體流量的變化，進而表現(xiàn)為節(jié)流孔周圍壓カ的變化。節(jié)流孔的位置與節(jié)流孔的孔徑二者均使密封油膜壓カ在圓周方向不對稱，引起切向分流，進而引起干擾カ矩。在密封油膜厚度較小時，隨著節(jié)流孔直徑的減小，油膜剛度隨之増加，但孔徑太小，將導(dǎo)致加工困難， 且小孔容易堵塞而影響油膜剛度，孔徑太大會影響油膜的剛度和流體流量。所以節(jié)流孔直徑取0. lmnTO. 5mm。油膜剛度隨著節(jié)流孔個數(shù)的增加而增大,但節(jié)流孔個數(shù)大于8時,油膜剛度會有所下降，所以選擇節(jié)流孔個數(shù)為21個，相鄰兩節(jié)流孔的中心線之間的夾角介于45。至180。之間。在密封環(huán)的密封端面上布置矩形槽，其深度從密封環(huán)外徑至內(nèi)徑逐漸遞減，呈楔形。矩形槽最大深度位于密封環(huán)外徑端面，介于密封環(huán)厚度ガ的0. 2倍至I倍之間，其最小深度介于密封環(huán)厚度ガ的0. I倍至0. 8倍之間。隨著槽深的増大，臺階效應(yīng)及動壓效應(yīng)減小，所以在運行速度高、工作壓カ小的應(yīng)用エ況，密封環(huán)可以選擇矩形槽深度較深的類型。矩形槽長度7介于密封環(huán)外半徑兄與內(nèi)半徑慫之差的0. I倍至I倍之間，徑向不等深矩形槽在密封環(huán)密封端面上周向均勻布置。因矩形槽引起的動壓效應(yīng)對槽附近的端面壓カ分布影響較大，所以開槽數(shù)目不宣過少。槽數(shù)少時，密封端面間的壓カ場分布不太均勻，油膜剛度較小，隨著槽數(shù)的増加，密封端面間的壓カ場分布比較均勻，而且趨于平穩(wěn)，油膜剛度也隨之增加。一般開槽數(shù)目應(yīng)大于3，相鄰兩槽的中心線之間的夾角介于30°至120°之間，但槽之間不能連通，否則會降低開啟カ和油膜剛度。本發(fā)明的效果主要是在密封環(huán)工作時，既能實現(xiàn)靜壓效應(yīng)，又能形成動壓效應(yīng)，這樣有助于促進密封環(huán)與其對偶件接觸端面間的潤滑，預(yù)防磨損，延長使用壽命。密封環(huán)結(jié)構(gòu)形式簡單，適用性強。


圖I是本發(fā)明浮動密封環(huán)的主視圖。圖2是圖I的右視圖。圖3是圖I的A-A向視圖。圖4是密封環(huán)安裝圖。圖5是密封環(huán)的卡扣結(jié)構(gòu)圖。圖中1—節(jié)流孔；2——矩形槽；3——浮動密封環(huán)；4——密封環(huán)搭接卡扣形式；5——矩形槽的楔形形狀；6——進油襯套；7——進油油路；8——密封環(huán)安裝槽；9——配油套；10——密封環(huán)摩擦面；11——密封環(huán)卡扣凹槽部分；12——密封環(huán)卡扣凸出部分；Ra——密封環(huán)外半徑'Rb——密封環(huán)內(nèi)半徑'R0——節(jié)流孔所在端面半徑'B——密封環(huán)厚度'I——矩形槽長度。具體的實施方式
圖3中矩形槽的楔形形狀5為從A-A向視圖看，矩形槽2的斷面形狀為三角形；從圖I中可以看出正視矩形槽2斷面形狀為矩形，矩形槽2的楔形形狀即為通常工程應(yīng)用中所說的楔形。因此，浮動密封環(huán)3周向均勻布置矩形槽2，矩形槽2為矩形，其槽深從浮動密封環(huán)3外徑至內(nèi)徑逐漸遞減。圖4為密封環(huán)在濕式離合器中的安裝圖。具有一定壓力/^的油液沿著進油油路7，經(jīng)過進油襯套6給濕式離合器供油，進油襯套6是不旋轉(zhuǎn)的；配油套9用于給濕式離合器的活塞缸配油，配油套9隨著離合器軸一起旋轉(zhuǎn)；由于在進油襯套6與配油套9之間存在縫隙，如果沒有密封，在離合器的結(jié)合過程中，油液在油壓作用下，容易在此處產(chǎn)生大量泄漏，直接導(dǎo)致無法給離合器正常建壓，使工作失效。因此在設(shè)計時采用密封環(huán)3進行密封，分別布置在進油油路7的兩側(cè)。配油套9上開設(shè)密封環(huán)安裝槽8，在裝配時把密封環(huán)3張開，套入到密封環(huán)安裝槽8中。安裝時要把密封環(huán)布置有矩形槽2的一側(cè)作為主密封面，朝向密封環(huán)安裝槽8的密封環(huán)摩擦面10。圖5所示為密封環(huán)卡扣結(jié)構(gòu)，把密封環(huán)卡扣凸出部分12插入進密封環(huán)卡扣凹槽部分11，形成較為緊密的密封結(jié)構(gòu)。在密封環(huán)工作時，高壓油通過開設(shè)的節(jié)流孔I給密封環(huán)提供靜壓力，形成密封環(huán)開啟カ和一定剛度的油膜。密封環(huán)與其對偶件相對轉(zhuǎn)動，由于開設(shè)的矩形槽I兼具有臺階效應(yīng)和楔形效應(yīng)，這樣密封端面間可以形成流體動壓效應(yīng)。靜壓和動壓兩種效應(yīng)疊加，大大提高密封環(huán)的工作性能，增強密封穩(wěn)定性，減輕磨損，延長使用壽命。由于密封環(huán)存在搭接卡扣形式4以及節(jié)流孔I的存在，在密封環(huán)工作中會存在少量泄漏，所以特別適用于車輛濕式離合器。因為在車輛濕式離合器中存在多道密封共同作用，能夠保證提供給離合器足夠的接合壓力。按照整個傳動裝置的設(shè)計要求，規(guī)定在最大工作壓カ下，密封環(huán)組成的密封系統(tǒng)的靜泄漏量需要滿足一定要求。同時少量泄漏的油液會返回到儲油槽中，經(jīng)過過濾裝置重新注入到油路里重復(fù)使用，不會泄漏到車體外面。
權(quán)利要求
1.ー種具有靜壓和動壓雙重效應(yīng)的浮動密封環(huán)，其特征在于所述浮動密封環(huán)(3)端面上開設(shè)周向均勻分布的節(jié)流孔(1)，所述浮動密封環(huán)(3)周向均勻布置槽形相同的矩形槽(2)，矩形槽(2)的槽深從浮動密封環(huán)(3)外徑至內(nèi)徑逐漸遞減呈楔形形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有靜壓和動壓雙重效應(yīng)的浮動密封環(huán)，其特征在于所述節(jié)流孔(I)所在端面半徑兄是浮動密封環(huán)(3)外半徑兄與內(nèi)半徑慫之和的0. 5倍，節(jié)流孔直徑介于0. Imm至0. 5mm之間,節(jié)流孔個數(shù)為2 8個,相鄰兩節(jié)流孔的中心線之間的夾角介于45。至180。之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有靜壓和動壓雙重效應(yīng)的浮動密封環(huán)，其特征在于所述矩形槽(2)最大深度位于浮動密封環(huán)(3)外徑端面，介于浮動密封環(huán)(3)厚度ガ的0. 2倍至I倍之間，其最小深度介于浮動密封環(huán)(3)厚度ガ的0. I倍至0. 8倍之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有靜壓和動壓雙重效應(yīng)的浮動密封環(huán)，其特征在于所述矩形槽(2)的長度/介于浮動密封環(huán)(3)外半徑兄與內(nèi)半徑慫之差的0. I倍至I倍之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有靜壓和動壓雙重效應(yīng)的浮動密封環(huán)，其特征在于所述矩形槽(2)的開槽數(shù)目大于3，相鄰兩槽的中心線之間的夾角介于30°至120°之間，每個槽之間不能連通。
全文摘要
本發(fā)明提出一種兼具靜壓和動壓效應(yīng)的新型浮動密封環(huán)，主要解決在高速高壓工況下密封環(huán)嚴重磨損的問題。其特征在于密封環(huán)端面上開設(shè)周向均勻分布的節(jié)流孔，在高壓油作用下形成靜壓效應(yīng)，保證密封端面形成一定剛度的油膜，實現(xiàn)足夠的開啟力；同時周向均勻布置多個徑向槽深不等的矩形槽，在密封環(huán)工作過程中形成動壓效應(yīng)。本發(fā)明能夠有效減輕密封環(huán)的磨損程度，同時提高密封環(huán)的潤滑性能，增強密封環(huán)工作穩(wěn)定性，延長服役壽命，可適用于流體動密封技術(shù)領(lǐng)域，特別適合于應(yīng)用在高速高壓濕式離合器中。
文檔編號F16J15/40GK102865369SQ20121035679
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者宮燃, 周英華, 車華軍, 張學(xué)榮 申請人:江蘇大學(xué)