张乐涛， 刘志奇， 董洪全， 李占龙， 徐 彦

(太原科技大学 机械工程学院，太原 030024)

为适应机械设备大型化的发展趋势，以及高速重载、不稳定的极端工况，提高系统可靠性显得尤为重要。柱塞马达是液压系统中重要的动力执行装置，其中斜轴结构相比于传统的斜盘结构有更大的输出排量，和更高的机械效率[1]。斜轴马达的密封装置密封环工况环境复杂，在交变摩擦应力的作用下易发生疲劳断裂，导致马达容积效率下降[2]；而合理地设计密封环结构可达到减摩效果。

磨损是导致密封环断裂失效和马达泄露的重要因素之一。磨损的过程是多物理场耦合的结果，其中接触比压过大导致了摩擦副的磨损。Jung等[3-4]研究得出负载增加和转速提高会增大油膜的黏性摩擦力，进而增加密封环的摩擦力。Tomanik等[5]发现密封环与环槽的长期碰撞使表面基体逐渐剥落，基体对密封环表面造成磨损并产生微裂纹，裂纹的扩张导致密封环的断裂。毛淑芳等[6]对柱塞副进行磨损研究，指出法向正压力是影响柱塞副磨损的重要因素。Bartelt[7]仿真分析摩擦副的配合间隙对磨损的影响，得出减小配合间隙可以改善磨损。

优化结构参数可以减少密封环的摩擦磨损，增强结构强度并提升使用寿命。王政等[8]计算了多种型面对活塞环摩擦磨损的影响，研究发现中凸结构磨损最小。Shibuga等[9]试验研究型面结构对摩擦磨损的影响，结果表明优化后的型面摩擦磨损降低了10%。Robinson等[10]通过增加环岸高度可以减小活塞环与环槽之间的接触应力，提升活塞环的强度并减少磨损。……