配副表面粗糙紋理對橡膠密封圈摩擦學(xué)性能影響研究.pdf

1、橡膠密封圈因結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，低摩擦力等優(yōu)點(diǎn)，在液壓裝備中被廣泛采用。作為液壓系統(tǒng)關(guān)鍵基礎(chǔ)件，橡膠密封以接觸式動密封為主，普遍存在著摩擦、磨損、密封與潤滑等基本問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，液壓系統(tǒng)密封件失效中，磨損失效占80％;而隨著液壓系統(tǒng)向高速高壓方向發(fā)展，密封件磨損失效問題必日益凸顯。可見，開展橡膠密封圈的摩擦學(xué)特性研究對降低液壓系統(tǒng)密封的功耗和提高密封件的服役壽命具有重要的理論價(jià)值與工程意義。
　　本文采用柱/平面及銷/平面兩種接觸

2、形式，開展了干態(tài)及不同潤滑工況下配副表面粗糙程度對丁腈橡膠摩擦磨損影響試驗(yàn)研究，分析了丁腈橡膠的損傷機(jī)制，并利用3D光學(xué)輪廓儀、掃描電子顯微鏡和電子能譜儀等先進(jìn)表面分析測試手段對丁腈橡膠以及配副的磨痕表面進(jìn)行了分析測試。主要結(jié)論如下:
　　(1)干態(tài)環(huán)境下，配副表面單向粗糙紋理方向性對最低摩擦系數(shù)及磨損率對應(yīng)的粗糙度值影響不大;隨著粗糙度的降低，橡膠材料磨損經(jīng)歷“粘著磨損→磨粒磨損→粘著磨損”的轉(zhuǎn)變過程，與紋理垂直滑動方向相比，干

3、態(tài)下紋理平行于滑動方向的橡膠/金屬配副摩擦學(xué)性能更佳。
　　(2)橡膠與單向性紋理表面形成配副時(shí)，邊界潤滑條件下，摩擦系數(shù)受配副金屬表面粗糙度影響最大，混合潤滑次之;而全膜潤滑條件下摩擦系數(shù)受配副金屬表面粗糙度影響最小;此外，丁腈橡膠的表面損傷特征受摩擦副間潤滑狀態(tài)以及配副表面粗糙度的協(xié)同作用影響。
　　(3)不同環(huán)境工況下，單向粗糙紋理配副表面粗糙度均存在最優(yōu)值;干摩擦條件下，最優(yōu)表面粗糙度在Ra為0.118μm左右;富油

4、條件下，表面粗糙度參數(shù)最優(yōu)值如下:Ra-最優(yōu)=0.03～0.085，Rq-最優(yōu)=0.035～0.105，R-最優(yōu)=0.22～0.6;而乏油條件下，表面粗糙度為Ra=0.118μm左右時(shí)較佳。
　　(4)微凸體粗糙紋理表面顆粒尺寸對摩擦副間的摩擦系數(shù)時(shí)變性、磨屑行為以及磨損機(jī)制有著重要影響。隨著配副表面顆粒尺寸的降低，橡膠磨損機(jī)制經(jīng)歷“磨粒磨損→氧化、疲勞以及粘著磨損”的轉(zhuǎn)變。另外，乏油工況下的減摩持久性均優(yōu)于乏脂環(huán)境;隨著表面粗糙