气动元件动密封摩擦副的选择探讨

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摘 要：在气动元件中，通过选择不同摩擦副材料与动密封橡胶密封圈进行往复耐久性试验，探索动密封橡胶件摩擦副材料的选择。

关键词：气动元件;动密封;摩擦副;O型密封圈

1 引言

气动元件广泛使用在商用车领域和工业设备中，如何提高气动元件的使用可靠性是气动行业中经常探討的技术要求，且随着工业发展，持续改进气动元件使用寿命成为当今我们关注的课题，本文就动密封橡胶件和相应的配合面所用的材料选择进行试验探讨。

2 动密封橡胶件在气动元件中的运用简介

气动元件包括控制和执行两大类，内部的密封形式包括静密封和动密封，采用橡胶密封O型密封圈被广泛使用在气动元件中，此处的摩擦副是指密封件和与其直接接触且相对运动的摩擦面构成的体系。

市场中与动密封橡胶件配合的摩擦面材料包括铸钢、钢材、铝合金、塑料等，动密封橡胶的磨损速度不仅受气压力、外部环境、温度、橡胶件装配过盈量、摩擦副表面润滑情况、摩擦副表面粗糙度等等影响，同时还得考虑当摩擦表面润滑不良好（即干摩擦）的情况下，摩擦副的摩擦系数急剧上升，当橡胶件相对运动时产生较大摩擦热致使橡胶件加速老化和磨损，这里通过几组干摩擦状况下各种摩擦副进行往复运动对比试验，希望给读者带来一些启发。

3 气缸往复运动对比试验

3.1 试验样品和测试设备

测试设备：台架耐久性试验台

气缸规格：

表1

规格（缸径X行程）

mm 材料

20X25 1 2 3

08F钢板 LY12铝合金 PPS塑料

O型密封圈规格：

表2

规格（内径X线径）mm 材料 硬度

20X25 NBR 邵尔硬度70

3.2 试验条件

摩擦副配合面润滑状态：无润滑;

输入气压：0.8MPa;

负载：弹性负载，初始负载力：120N;负载刚度：4N/mm;

气缸往复运动单向行程：25mm;

动作频度：25次/分钟;

检测工具：精密气压表。

3.3 测试过程

两位三通电磁阀接入气缸进气口，通过PLC控制电磁阀通断，周期给气缸充放气，让气缸往复动作，直至精密气压表检测气缸漏气失效为止。

3.4 记录结果

表3

摩擦副材料 08F钢板 LY12铝合金 PPS塑料

失效前试验次数 32.6万次 21.04万次 13万次

试后密封圈状态 周部均匀严重

磨损 周部均匀严重

磨损 有局部橡胶件

坠留物

3.5 试验后拆解件分析

摩擦副材料为钢板和铝合金情况下，拆解后从摩擦副材料可以看出，08F钢板上残留的黑色橡胶件磨损物残留最少，其次是铝合金，残留物最多的PPS材料摩擦表面，其橡胶残留物基本和塑料粘接在一起，说明PPS材料作为摩擦副摩擦系数最大，且往复运动过程中产生的摩擦热散热情况不好致使橡胶件产生再次硫化的现象，导致橡胶件产生坠留物。

4 不同摩擦副材料对比试验结论

通过试验结果可以看出，与橡胶O型圈配合不同的摩擦副使用，对橡胶O型圈的使用寿命影响差异性较大，其中08F钢板使用寿命优于LY12铝合金和PPS塑料材料，从三种摩擦副材料的表面硬度来看：08F钢板>LY12铝合金>PPS塑料。所以在设计气动元件动密封时，选择合适的且相对硬度较高、散热较快的摩擦副显得同样重要。

5 结束语

在设计和优化气动元件动密封以橡胶作为密封材料时，密封可靠性的长短不仅要考虑橡胶件的本身材料特性，同时还应考虑与其配合的摩擦副材料的选择，从摩擦副材料的硬度、摩擦副散热等角度充分选择，这样才能不断提高整个气动元件的使用耐久性。

参考文献：

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