沈小波 覃辉翔 王燕妮 霍德祥 兰旭恒

摘 要：树脂密封环常用于有相对运动的结构中，相对运动会引起密封环磨损及老化的故障，在这些影响因素中，树脂密封环安装沟槽的粗糙度有很大的影响，由此，合理的沟槽粗糙度在设计中有很大的参考意义。

关键词：树脂密封环;粗糙度;磨损

1 引言

树脂密封环由于其良好的弹塑性及耐高温性能，在变速器行业运用广泛，比如活塞缸，输入轴孔等，密封环常见的失效形式为磨损，烧熔，最终导致密封失效。影响树脂密封环磨损量的主要因素有转速，油温，沟槽宽度，配合直径及粗糙度等，在此，本文通过对粗糙度的研究，找出合理的设计范围，在保证使用性能的前提下尽可能降低加工难度。

2 问题提出

某公司一自动变速器上使用的树脂密封环，材料为理氟龙C414，试验时油温最大120℃，最大压力2MPa，轴最高转速5500rpm，在试验时出现部分样件压力下降明显，无法继续试验，拆机发现树脂密封环样件出现严重磨损。密封环的装配位置如图1所示。

密封环试验后磨损情况如图2。

3 分析

3.1 对比分析

对比故障件及合格件的沟槽尺寸，发现沟槽安装尺寸均合格，但在检测故障件的沟槽受力侧粗糙度Ra值时，发现故障件粗糙度发布不均匀，变差较大，而合格件的粗糙度分布均匀，变差较小，实际检测结果及检测方式如下图所示（由于图纸要求为Ra评价方式，以下粗糙度均指代Ra值），见图3。

试验合格件粗糙度检测结果如表1所示。

试验故障件粗糙度检测结果如表2所示。

对试验合格件与故障件的数据进行分析可得：

从数据上分析：

a）试验合格件粗糙度最大为Ra0.36，变差也比较小，最大为Ra0.046;

b）试验故障件粗糙度最大为Ra1.51，最小为Ra0.6，并且變差也比较大，最小为Ra0.144。

综合上述检测结果来看，粗糙度对密封环磨损有很大的影响。

3.2 密封环试验验证

对树脂密封环在不同的粗糙度的条件下进行500h耐久测试，并测试其磨损量，试验结果如图4所示：

从上述试验来看：

a）当粗糙度在Ra0.8以下时，密封环的侧面磨损比较均匀，不会对其功能产生影响

b）当粗糙度在Ra0.8以上时，密封环的侧面磨损会急剧上升，当粗糙度超过Ra1.2，密封环的磨损量超过0.1mm，会出现功能失效。

3.3 试验验证

根据分析结果，在要求供应商对产品加工方式及检测手段进行优化后重新提供样件，样件4个平面粗糙度检测均在Ra0.8以下，重新进行试验，未出现试验失效，试验完成后重新检测密封环磨损量，均在接收标准0.1以内，见图5。

4 结束语

（1）本文通过对密封环沟槽粗糙度的试验分析，找出密封环沟槽的粗糙度与磨损量之间的关系，将沟槽的粗糙度控制在Ra0.8以内，保证了密封环功能的耐久性能。

（2）粗糙度在加工时受到材料的切削性能、热处理、刀具工艺参数的影响，还需在接下来的研究中进行深入探讨。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册（第五版）.北京.化学工业出版社，2007.