张付英 初宏怡 贺佘燕

(天津科技大学机械工程学院,天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室 天津 300222)

矩形密封圈因结构简单、抗挤出能力强、密封压力大、工作寿命长等特点，在液压系统中得到广泛应用。对于矩形密封圈的研究最早可追溯到WHITE和DENNY[1]在1947年所进行的实验，他们对矩形密封圈的磨损和挤出机制、摩擦特性、润滑过程进行了探索。1972年FIELD和NAU[2]确立了矩形密封圈泄漏率、摩擦力和油膜厚度与压力、速度操作运行参数间的关系。但这些都是在假设密封件表面光滑且润滑条件为全油膜润滑的基础上进行的研究。 2010年NIKAS[3]在考虑矩形密封圈粗糙度的前提下，建立了矩形密封圈的弹性动力润滑方程,在耦合流体压力对密封圈弹性变形影响的情况下，用数值计算方法，求得矩形密封圈的油膜分布、操作压力、摩擦力及泄漏量等密封性能参数，为接近实际情况下矩形密封圈的数值计算提供了理论基础。但这些研究并没有确立矩形密封圈的增效操作运行参数间的最佳匹配关系。

为了探索矩形密封圈不发生泄漏和减少摩擦磨损所需要的密封件粗糙度、运行速度和操作压力间的最佳匹配关系，本文作者利用田口实验设计方法对矩形密封圈操作压力、运行速度和密封件粗糙度进行正交试验[4]，分析得到各影响因素对密封性能的影响程度，得到最优参数组合。

1 矩形弹性密封圈的数值计算模型

1.1 矩形密封圈的流体力学分析

矩形密封结构示意图如图1所示。……