橡胶密封圈径向力分析方法

试验 测定 密封 制 品的径 向力是 最为 直观 可靠
的方 法 ， 目前所 用 的径 向 力测 试 仪 有 半 轴式 和气 压推 开唇 口式 两种 。半轴 式径 向力 测试 仪一 般包
括高 精度传 感器 、 据采集 和单 片机 处 理系统 ， 数 通
过液 晶显示 屏实 时显 示 机 械 结构 产 生 的力 ， 以 可
胶邵 尔 Ａ 型硬 度 （ ） Ｈ 的方法 得 到 ， 算公式 为 计
Ｅ ＝ ㈣
１ ２ 工程 计 算法 ．
１ ２ １ ０ 形 密 封 圈 ． ． １ ２ ２ 旋 转 油 封 ．．
工 程计 算法 是处 理 工程 实际 问题 最为 简单 有
效 的方 法之 一 ， 用 也 最 为 广 泛 。橡 胶 密 封 圈 工 应
向力 计算 公式 和各 参 数 含 义 ， 采 用 ３种 方法 对 并
典 型 Ｏ形橡 胶 密 封 圈 和旋 转 油 封 径 向力 进 行 测
试 和分析 ， 以期为 密封 制 品研 发提 供参 考 。
图 １ 径 向力 测 试 仪 工 作 原 理
１ 径 向 力 分 析 方 法
１ １ 试 验 测 试 法 ．
的规 格型 号很 多 ， 因此 径 向力 测 试 仪往 往 无 法 提 供 足够 与 密封 制 品 相 匹 配 的 芯轴 ， 已经 成 为试 验 测 定密 封制 品 径 向力 的瓶颈 。
Ｐ 一
（ ） ５
假 设橡 胶在 小变形 条 件 下 （ 长率 小 于 ５ 伸 ％） 是完 全 弹性 的 ， 橡 胶 弹 性模 量 可 以通 过 测试 橡 则
宜 的分析 方 法 。
国 内有 行业 标准 ＨＧ／ ０ ９ ２ ０ （ 转 轴 Ｔ ２６－ ０４ 旋 （ 唇形 密封 圈两半 轴式 径 向力测定 仪技 术条 件 》 国 ，
本工 作 重点 根 据 工 程 计 算 法 推 导 Ｏ 形 橡 胶
密 封圈径 向力 计 算公 式 ， 确 给 出旋 转 油 封 的径 明
得 的典 型 曲线如 图 ２所 示 ， 始 阶段 有 轻 微 的应 初 力松 弛现象 ， 但很 快趋 于稳 定 。
力 是实 现密 封性 能 的关 键 因素 ， 因此 人 们 进行 了
大 量研究 口 ］ 目前 主要有 试验 测试 法 、 程计 算 。 工 法 和数值 模 拟法 ３种径 向接 触力 分析方 法 。试验 测试 法 直观 可靠 、 数据 准确 ， 需要 专用试 验设 备 和 多 规 格 芯 轴 配 件 ； 程 计 算 法 简 单 有 效 、 用 面 工 应 广， 对复 杂密 封结 构存 在局 限性 ； 数值模 拟法 技术 先进 、 息量 大 ， 要分 析人 员具 备较 高 的专 业知 信 需 识 和经验 。技术 人 员 可 以根 据 具 体 情 况 ， 选取 适
旋 转 油封 的密 封 唇 口直 径 应 小 于 轴 径 ， 口 唇 与轴 的接触 产生 一 定 的抱 紧 力 ； 属 弹簧 对 轴 产 金
生 径 向 紧箍 力 ； 部 对 轴 产 生 一 定 的 弹 力 。这 ３ 腰
程 算法 需要 ３ 假 设 ： 假设 在 小 变 形 条 件 下 橡 个 ①
记 录力 值变 化 曲线 ， 比较 直 观和 快 捷 。值 得 注意
径 一般都 小 于轴 的直 径 （ 在一 定 过 盈 量 ） 装 配 存 ， 到 轴上后 会 与轴之 间形 成径 向接 触力 。径 向接触
的是 ， 采用半 轴 式径 向力测试 仪 时 ， 般把 油封装 一 在给定 轴径 的两 个 分 离 的 半 圆柱 体 上 ， 测 量这 并 两个半 圆柱 体上 的张 紧力 （ ） 见 图 １ ［ ， 而 间 Ｆ（ ）４ 从 ］ 接测 得密封 制 品的径 向力 。应 用径 向力测 试仪 测
胶材 料 是完 全 弹性 的 ； 在小 变 形 条 件 下 忽 略 密 ②
作 者 简 介 ： 树 虎 （９ ４ ） 男 ， 宁 北 票 人 ， 国兵 器 工 业 李 １ ７一 ， 辽 中
集 团 第 五 三 研 究 所 高 级 工 程 师 ， 士 ， 要 从 事 橡 胶 类 非 金 属 材 硕 主
料的测试和仿真分析工作。
图 ２ 典 型 径 向力 试 验 曲线
第 ４期
关 键 词 ： 封 圈 ； 转 油 封 ； 向 力 ； 析 方 法 密 旋 径 分 中 图分 类 号 ： ＴＱ３ ６ ４ ； ４ ．２ ３ ． ２ Ｑ２ １８ 文 献 标 志 码 ： ． 章编 号 ：０ ０８ ０ ２ １ ） ４０ ３—５ Ａ 文 １０ —９ Ｘ（０ ２ ０ —２２０
无 论 是 。 形 橡 胶 密 封 圈 还 是 旋 转 油 封 ， 内 其
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ２２ ３
橡
胶
工
业
２１ ０ ２年第 ５ ９卷
橡 胶 密 封 圈 径 向力 分 析 方 法
李树虎 ， 明磊 ， 庞 贾华敏 ， 茂 东 李
（ 国兵 器 工 业集 团第 五三 研 究 所 ， 东 济 南 中 山 ２０３） ５ ０ １
摘要 ： 统介绍试验测试法、 系 工程 计 算 法 和 数 值 模 拟 法 ３种 密 封 圈 径 向力 分 析 方 法 。根 据 工 程 计 算 法 推 导 Ｏ 形 橡 胶 密 封 圈径 向力 计 算 公 式 ， 明确 给 出旋 转 油 封 的径 向 力 计 算 公 式 和 各 参 数 含 义 ， 采 用 ３种 方 法 对 典 型 Ｏ 形 橡 胶 并 密 封 圈和 旋 转 油 封 径 向 力 进 行 测 试 和分 析 。工 程 计 算 和 数 值 模 拟结 果 与 试 验 结 果 一 致 性 较 好 ， 差 小 于 ５ 。 误
李 树 虎 等 ． 胶 密 封 圈 径 向力 分 析方 法 橡
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外 也 有类 似 仪 器 设 备 （ 参 照 标 准 ＤＩ ７ １定 如 Ｎ ３６ 制） 但 目前 尚未 发现 用 于工程 实践 的气 压 推开 唇 ， 口式 径 向力测 试 仪器 的报 道 。 由于实 际密封 制 品