導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)接頭動(dòng)接觸密封的滑動(dòng)材料破壞的原因是多方面的,例如腐蝕,超過允許的強(qiáng)度值,過熱和由于旋轉(zhuǎn)接頭密封摩擦材料選配不當(dāng)而造成事故性的磨損。實(shí)踐證明,一種密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不好而摩擦輔材料很好的旋轉(zhuǎn)接頭,其性能往往比材料選配不合適,但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很好的旋轉(zhuǎn)接頭要好得多。多孔性對(duì)于好的摩擦材料來講,只要這些空隙彼此之間不相通,并沒有多大危害。這些空隙的優(yōu)點(diǎn),在于它們可以貯存流體介質(zhì)作為潤滑劑使用,達(dá)到自潤滑的特性,從而提高密封的工作性能。例如金屬氧化物、含石墨的鋼和鑄造材料就是這樣。對(duì)于在晶格中有不同硬度粒子的不均勻材料來講,或者由于摩擦和磨損的減少而使材料的導(dǎo)熱系數(shù)和膨脹系數(shù)不同時(shí),也會(huì)出現(xiàn)類似的情況。
要建立工程用的磨損計(jì)算方法,就要考慮兩個(gè)摩擦體材料的物理機(jī)械特性、摩擦副的工況(載荷、速度)、外部的摩擦條件(周圍介質(zhì)、潤滑劑)和旋轉(zhuǎn)接頭密封摩擦副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。這時(shí)要適當(dāng)考慮兩個(gè)固體在摩擦?xí)r相互接觸作用的一些特點(diǎn),為此必須舍棄強(qiáng)度計(jì)算中所作的傳統(tǒng)假設(shè)。
第一,旋轉(zhuǎn)接頭密封摩擦副中承載材料的體積是變化的,它隨壓力大小、兩個(gè)摩擦提的粗糙度和摩擦面上的生成膜而改變。
第二,兩個(gè)固體的真實(shí)接觸點(diǎn)是離散的,材料的微體積發(fā)生變形,嚴(yán)格來說,經(jīng)典的變形體力學(xué)中所常用的關(guān)于物體均質(zhì)而各向同性的假設(shè)對(duì)這種情況是不適用的。
第三,與強(qiáng)度(物體不發(fā)生破壞的條件)計(jì)算不同,磨損計(jì)算實(shí)質(zhì)上就是評(píng)定物體破壞過程的特性。
第四,旋轉(zhuǎn)接頭密封摩擦副材料的性能往往與原材料性能顯著不同,前者在摩擦過程中不斷改變,因而材料的破壞條件也不斷改變。
因此,在物理、化學(xué)和物理一化學(xué)方面進(jìn)行研究以揭示表層變化過程的動(dòng)態(tài)特性和表層在摩擦過程中的破壞特性,具有特別重要的意義。不能局限于揭示通常來評(píng)定固體體積強(qiáng)度性能的那些特性,還要揭示旋轉(zhuǎn)接頭密封摩擦副材料的特性。而摩擦狀態(tài)和硬度對(duì)磨損系數(shù)有很大的影響。這些關(guān)系式也可以用來概略地確定旋轉(zhuǎn)接頭上用的塑料材質(zhì)對(duì)金屬和人造碳對(duì)金屬等典型摩擦副材料的抗磨強(qiáng)度。在正常情況下,對(duì)于機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)接頭來說,磨損主要發(fā)生在塑料環(huán)或碳環(huán)上。根據(jù)這個(gè)原因,對(duì)這兩種摩擦副材料在試驗(yàn)臺(tái)上作了詳盡的試驗(yàn)。在實(shí)際中可以觀察到,不僅碳材料的制造者,而且旋轉(zhuǎn)接頭的制造者和最終使用者都在具體的試驗(yàn)條件下進(jìn)行這各自多方面的磨損測量。
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