[发明专利]一种具有静压和动压双重效应的浮动密封环

说明书

技术领域

本发明属于流体密封技术领域，是流体动密封零件，更具体说是一种应用在湿式离合器中的浮动密封环。

背景技术

浮动密封环是属于流体动密封的一类部件，对防止泄漏、维持设备的正常工作起到关键作用，同时有助于消除或减轻环境污染，防止或减少物料和能源的消耗，达到提高设备效率、资源节约的目的。车辆湿式离合器使用浮动密封环作为流体密封装置来实现其接合油压的建立，密封性能影响到传动装置的动力性和稳定性，是评价总体传动性能的一个重要指标。

工业领域的拓展对机械部件的密封性能提出了更严格的要求。随着使用条件的提高，特别是满足车辆大功率的传动需求，密封环需要在高速、高压、高温工况下运行。在实际使用中，在此工况条件下密封环却出现了提早失效的现象，这直接影响到整个传动装置的使用性能，具体表现为离合器油压无法正常建立，密封环端面严重磨损，泄漏量增多等失效现象。因此，在保持湿式离合器参数不变的情况下，需要延长密封环服役寿命，减小密封环摩擦磨损。这样要求优化密封性能，改进密封环的结构，从而满足车辆在大功率传动需求下湿式离合器的接合性能。

发明内容

本发明的目的就是弥补上述现有技术的不足，提出一种新型浮动密封环，它主要针对浮动密封环在大功率传动需求下磨损严重的问题，通过密封环结构的改进，延长密封环的使用寿命，扩大密封环Pv值的使用上限，其中P—工作压力，v—工作线速度，增强密封工作的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：浮动密封环端面上开设周向均匀分布的节流孔，所述浮动密封环周向均匀布置槽形相同的矩形槽， 矩形槽的槽深从浮动密封环外径至内径逐渐递减呈楔形形状。

密封环端面上开设周向均匀分布的节流孔，此节流孔是在流体流经密封腔内的过程中在密封环上布设的一种节流装置，在高压作用下流束将在节流孔处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流孔前后产生了静压力差，这样在高压油的作用下利用节流孔实现较稳定的静压力，形成较大的端面开启力和油膜刚度；节流孔特性包括进出口压力、节流孔直径和个数等参数，它们直接影响着端面开启力的大小，对形成稳定的油膜刚度起决定性的作用，是影响整个密封性能的关键因素，也是延长密封使用寿命的关键之处。

同时周向均匀布置多个径向槽深不等而槽形相同的矩形槽，在流场中构造台阶效应和楔形效应。矩形槽密封环与普通密封环在结构上的主要区别在于其主密封面上加工有矩形状凹槽，在矩形槽与主密封面之间形成台阶，同时矩形槽内部槽深不等形成收敛的楔形。其设计原理是在密封环与其对偶件相对运动时，将流体引入槽内，依靠流体在摩擦力作用下从间隙收敛部分被压出而产生的作用力来实现密封摩擦副表面的分离，通过流体膜承受挤压载荷，利用其动压效应产生的开启力使密封表面与其对偶摩擦面实现非接触。这样朝着滑动速度方向间隙收敛区域通过密封面布置台阶来产生，同时利用矩形槽的槽深不等形成的楔形，加强密封面旋转时的流体楔升压作用，把流体油液挤入端面之间，获得一层动压流体膜，从而增强流体动压效果，实现密封环端面充分润滑，从而有效避免密封端面过度磨损。 

对密封环的参数作如下要求：在密封环的端面上开设节流孔，节流孔所在端面半径R_o是密封环外半径R_a与内半径R_b之和的0.5倍，设计原理是节流孔位置的偏差直接影响油膜上的压力分布，节流孔位置偏移越大、节流孔尺寸误差越大，引起的干扰力矩越大，所以把节流孔的位置布置在密封环面的中心线上。同时，节流孔孔径尺寸变化体现为节流孔出口流体流量的变化，进而表现为节流孔周围压力的变化。节流孔的位置与节流孔的孔径二者均使密封油膜压力在圆周方向不对称，引起切向分流，进而引起干扰力矩。在密封油膜厚度较小时，随着节流孔直径的减小，油膜刚度随之增加，但孔径太小，将导致加工困难，且小孔容易堵塞而影响油膜刚度，孔径太大会影响油膜的刚度和流体流量。所以节流孔直径取0.1mm~0.5mm。油膜刚度随着节流孔个数的增加而增大，但节流孔个数大于8时，油膜刚度会有所下降，所以选择节流孔个数为2~8个，相邻两节流孔的中心线之间的夹角介于45°至180°之间。