Page 85 - 《橡塑技术与装备》2020年21期（11月上半月橡胶）

产品与设计 秦恩臣 等·GK 系列密炼机新型液压密封动环结构的设计

不产生塑性变形所允许的最大结合压强 ：

热装环 ： P famax =aσ sa
2
1-q a
a= 2
3+q a
q a = d f
d a
P famax =41.18 MPa
图 7 GN300 密炼机油缸直压式液压密封示意图
转子轴 :
摩擦力矩为 ：取半径为 r，宽为 d r 的圆环为微元， P fimax =cσ si
2
微元所受摩擦力为 ： 1-q i
c=
F 2
d f =μ× 2 2 ×2×π×r×d r d i
(π×(R 1 -R 2 )) q i =
微元所 受摩擦力 矩为 ： d M =-r×d f =2×μ×F×r ×d r / d f
2
P fmax =171.91 MPa
2
2
(R 1 -R 2 )
取最小值 P fmax =41.18 MPa，并查表得到 c a =1.32，
整个圆环所受摩擦力矩为 ： c i =1.208，E=235 000 MPa.
d M =2×μ×F× (R 1 -R 2 )/[3×(R 1 -R 2 )]
R 1 3 3 2 2
被连接件不产生塑性变形的传递力 ：
M=∫ R 2
M=313 250 N . mm=313.25 N . m
F t =P fmax πdf I f μ
3.2 计算螺钉的预紧力 F t =187 691.1N
本产品采用 8.8 等级的 M10 的内六角螺钉紧固，
被连接件不产生塑性变形所允许的最大有效过盈
紧固面外径 Φ373，内 Φ310。
量：
F 2 =n(0.6~0.7)σ s A s
C a
e amax =P fmax d f
π d 2 +d 3 2
A s = ( 2 ) E a
4
H e imax =P fmax d f C i
d 3 =d 1 - 6 E i
螺钉对动环的压力 F 2 =48 000 N，紧固面压力 P= δ emax =e amax +e imax
1.42 MPa δ emax =0.135 mm。
3.5 热装环传递载荷的最小过盈量 ：
3.3 动环与转子体接触面最小压力
假设销不受力完全靠热装环的过盈受力 ：转矩靠
此结构动环所受静环的摩擦力矩最好完全靠动环
键和动环端面摩擦力抵消，热装环只受轴向力。
与转子体端面的摩擦力抵消，所以动环与转子体接触
面最小压力为摩擦力矩等于静环对动环的摩擦力矩。 传递力 ： P fmin = F 2
πd f l f μ
已知参数 ：钢与钢无润滑静摩擦因数为 μ=0.16，接合 P fmin =10.53 MPa
面外径 R 3 =208.5 mm，内径 R 4 =176 mm，根据 ： 传递载荷所需的最小有效过盈量 ：
d M =2×μ×F 3 × (R 1 -R 2 )/[3×(R 1 -R 2 )]
R 1 3 3 2 2
M=∫ R 2 C a
e amax =P fmax d f
计算出 ： F 3 =10 836.8 N E a
实际动环与转子体接触面压力为 ： F 4 =55 759 N C i
e imax =P fmax d f
﹥﹥ F 3 =10 836.8 N E i
δ emax =e amax +e imax
3.4 热装环不产生塑性变形所允许的最大有
δ emin =0.035 mm ＜ δ emax =0.135 mm。
效过盈量
3.6 有限元分析动环受力状况
热装环材质 16Mn，外径 d a =Φ352 mm，内
动环工作状态下主要受静环的压力、摩擦力，螺
径 d f =Φ310 mm，接合长度 L f =39 mm, 转子轴内径
钉的紧固力。可对模型进行约束，如图 8~ 图 11 所示。
d i =Φ55 mm，屈服点 σ s =355 MPa，滑摩擦因数取
根据之前所计算数据，对动环施加螺钉的紧固力、
μ=0.12。
静环对动环的压力和摩擦力矩，由于动环与转子体端

2020 第 46 卷 ·33·
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