黄海祺 谢良喜

(武汉科技大学机械自动化学院 湖北武汉 430081)

本文作者对叶片式液压摆动油缸端面密封圈在不同轴向预压缩量下的接触压力展开研究，分析了其受力情况及对摆动油缸启动压力的影响。

1 摆缸结构

叶片式液压摆动油缸结构如图1所示，其主要由轴承、盖板、端面密封圈定子、转子组成。

图1 叶片式液压摆动油缸截面Fig 1 Section of RVA

2 端面密封圈密封特性分析

假设摆缸旋转轴向为z轴，沿半径方向为x轴，圆周方向为y轴。为了提高摆缸的端面密封性能，往往在端面密封圈z轴方向增加预压缩量δz，来确保摆缸的密封性能。如图2所示。

图2 叶片密封区截面Fig 2 Section of vane seal area

如图3所示，当摆缸启动时，油液注入工作油腔，油压对端面密封圈的挤压所产生的径向接触压力为px2。由于橡胶能够向各个方向均匀传递流体静压力，得po=px2。

图3 油腔部分截面Fig 3 Section of oil chamber

通过分析端面密封二维模型，用螺钉固紧会使得盖板对其z轴方向产生压力pz，从而产生z方向正应力σz。一旦端面密封圈z轴方向受到挤压，就会产生端面密封圈内圈与转子外壁接触压力和端面密封圈外圈与定子内壁接触压力px。由于σx、σz应力是垂直于接触面，故可将其视为接触压力px、pz。

对于各向同性的弹性橡胶材料，当其变形量很小时，线应变只与正应力有关，而与切应力无关；切应变只与切应力有关，而与正应力无关。由广义弹性胡克定律[9-10]可知，其应力应变关系符合弹性力学理论：

(1)

式中：εx、εy、εz为3个方向上的应变；σx、σy、σz为3个方向上的应力；λ为密封材料泊松比；……