车辆传动装置密封环摩擦状态辨识的试验研究

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2013年(第 35卷)第 3期汽 车 工 程Automotive Engineering2013046车辆传动装置密封环摩擦状态辨识的试验研究术宫 燃 ，葛如海 ，张学荣 ，徐 宜(1.江苏大学汽车与交通工程学院，镇江 212013； 2.中国北方车辆研究所，北京 100072)[摘要] 为探讨车辆传动装置的密封环早期失效的原因，掌握密封摩擦状态转变规律及其对密封性能的影响，利用传动装置密封性能试验台，测得摩擦因数-工况参数曲线(pf-C曲线)，研究了不同油温条件下密封摩擦状态的变化规律，分析了密封环摩擦状态转变对密封性能的影响♂果表明，在设定的试验条件下，通过f-c曲线可揭示密封环在高速重载工况下摩擦状态转变规律及其辨识特征；密封环摩擦状态的转变对泄漏量的影响有限，而对密封环温升的影响较为显著。

关键词：重载车辆；传动系统；密封；工况参数；摩擦状态辨识An Experimental Study on the Friction States Identifcation ofSeal Ring in Vehicle Transmission DeviceGong Ran ，Ge Ruhai ，Zhang Xuerong ＆ Xu Yi1.School ofAutomotive and Traffic Engineering，Jiangsu Univemi，Zhenjiang 212013； 2.China North Vehicle Research Institute，Being 100072[Abstract] For exploring the cause of the premature failure of seal ring in vehicle transmission device andunderstanding the rule of transform in sealing friction states and its effects on sealing perform ance，the friction coeffi。

cient versus operating parameter curves，i.e.f-G curves are obtained by a measurement on、a sealing performancetest rig for transmission device，the changing rule of sealing friction states at different oil temperature conditions isstudied，and the efects of friction state transform on sealing performance are analyzed.The results indicate that un。

der the set test conditions.the transforming rule of friction states of seal ring and its identification features Can be re。

vealed by f-G curves；But the change of friction states of seal ring only has limited effects on seal leakage while theinfluences of the temperature rise of seal ring are more apparent。

Keywords：heavy-duty vehicle；transmission system ；sealing；operating parameters；friction state iden-tjfjcation日IJ舌重载车辆综合传动装置和乘用车机械式自动变速器均使用浮动密封环作为动态密封装置，主要解决旋转件与固定件之间的密封问题 J。在实际运行过程中，重载车辆综合传动装置湿式离合器中的密封环由于受到各种因素的影响，使其密封性能变差，寿命缩短，最终出现提早失效的现象，直接影响到整个传动装置的使用性能，具体表现为油压无法正常建立，密封环端面严重磨损，泄漏量增多等失效现象。因此，研究密封环接触状态与摩擦行为，就成为重载车辆传动系统设计开发过程中必须解决的关键问题。从传动系统的使用情况看，它频繁变更运行条件，使密封环处于交变的负荷工况中。从设计和试验角度考虑，辨识摩擦状态变化的技术参数，充分掌握重载车辆传动装置密封环的工作状态，对改善密封性能，提高使用寿命具有重要意义。

国家自然科学基金项目(51005104)、江苏戍础研究计划(自然科学基金)项 目(BK2011477)、中国博士后科学基金项目(201 10491355)和江苏大学青年骨干教师培养工程资助。

原稿收到日期为2011年9月 1日，修改稿收到日期为2011年l1月13日。

宫燃，等：车辆传动装置密封环摩擦状态辨识的试验研究 ·235·端面摩擦因数是表征密封端面摩擦状态的主要参数之-，在不同的摩擦状态下，密封摩擦因数各不相同，国内外学者大多通过密封性能试验，根据摩擦因数来判断密封的摩擦状态 。而密封的摩擦状态可通过工况参数这个摩擦学特性相似准数来表征，-般情况下单-使用工况参数并不能完全表征端面摩擦状况 J，但可通过摩擦因数与工况参数的联合分析来辨别摩擦状况。为全面分析密封环在不同工况下的密封性能，须考虑在不同温度下密封端面摩擦状态和密封性能转变特征。因此，本文中通过几个温度条件下摩擦因数与工况参数的联合分布曲线分析临界工况的辨识特征，掌握不同条件下密封性能与摩擦性能的关系，为设计重载车辆的高可靠性和高寿命密封环提供依据。

1 密封环试验重载车辆综合传动装置采用的密封环是-种应用在旋转部件的剖分式弹性密封圈，它带有切口形式，依靠自身弹力和油压作用涨开，密封环的主要密封界面是其端面，外圆柱面是辅助密封界面。密封工作示意图如图 1所示。在-定的负荷P下，密封环与旋转轴组成-对摩擦副，正常工作时相互紧密贴合并相对转动，实现旋转轴的轴向流体密封。

7777 -7 . ，轴套密封环旋转轴旋转中心线图1 密封工作示意图试验在 自主研制的密封综合性能试验台上进行，如图2所示。密封环安装在主轴上，传动主轴贯穿于试验油腔，另-端与变频电动机相连。转矩和转速传感器与主轴连为-体。油腔加热器、油温传感器和温度控制器组成密封油腔的温度控制与传感系统，选用电阻式温度传感器沿着密封环周向均匀布置，对摩擦副温度进行测试。试验油腔由专门的液压站供压，泄漏量由超声流量计测定。试验系统的转速、压力和油温设定值由上位机进行设置与控制，通过各个传感器反馈转速、转矩、压力、油温变化和密封环温度等测量值。

图2 试验装置实物图密封环采用填充改性的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料，其外半径 r 62.5mm，内半径 r 59.6mm，轴向厚度 B2.6ram。摩擦对偶件旋转轴的外径与密封环外径相同，材料是 38CrSi合金钢。试验条件：主轴的旋转速度为 50～5 000r/min，试验压力为0.5～2.5MPa，本文中考察 值(即压力 p×速度 )的变化范围为8～79.6MPa·m/s。测试时试验