2024年5月26日发(作者:粟采)
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2007年8月
润滑与密封
LUBRICATION ENGINEERING
Aug.2007
第32卷第8期
V0ll_32 No.8
激光核聚变中冲击波观测镜密封结构改进设计
闫亚东 。孙策 何俊华 许瑞华 陈良益
陕西西安710119;2.中国科学院研究生院北京100039) (1.中国科学院西安光学精密饥械研究所
摘要:介绍了...种激光核聚变中冲击波观测镜真空密封结构的改进设计,并论述了0形圈的选取以及密封槽的设
计方法。在改进设计中采用具有良好压缩和摆动性能的焊接波纹管取代金属波纹管,将原来的动密封改为法兰端面静密
封,克服了动密封结构中0形圈与轴之间的摩擦力,提高了真空密封性能,方便了系统装配。改进设计中滑动、转动
部件位于真空环境之外,故在部件中使用润滑油不会污染真宅环境,使系统调节更加省力。
关键词:真空密封;焊接波纹管;0形圈;密封槽
中图分类号:TH42文献标识码:A文章编号:0254—0150(2007)8—1l8—3
The Improved Design of Hermetically Sealed Construction for Shock
Wave Viewing Lens Used in Laser Fusion
Yan Yadong , Sun Ce He dunhua Xu Ruihua Chen Liangyi
(】.Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS,Xi’an Shaanxi 7101 19,China;
2.Graduate School of the CAS,Beijing 100039,China)
Abstract:The unproved design of hermetically sealed construction for shock wave viewing lens used in laser fusion was
introduced.The methods of selecting O—ring robber seal and design of seal groove were presented.Metal bellows was re—
placed by welding bellows in the improved design.as the latter has better performance in compressing and swing.The for—
nler dynamic seal was instead by gasket type seal at the end of flange,SO the friction force caused by 0一ring rubber seal was
reduced,the capability of vacuum seal was improved,and the system assembly became easier.In the improved design,the
translatable units are all out of the vacuum,thus using h ̄bricating oil between those units would not pollute the vacuum en—
vironment,and make system adjustment more energy conserving.
Keywords:vacuum seal;welding bellows;O—ring rubber seal;seal groove
在惯性约束激光核聚变研究中,冲击波观测镜将
位于真空靶球球心的靶心目标成像于靶球之外,利用
1 真空密封结构设计要求
条纹相机、分幅相机等进行参数的记录测量,再结合
一
定的理论模型加以分析,来研究物质的特性及其微
。由于激光靶心尺寸较小(微米量级),
靶心
\真空腔
. /
.
\
观机制
成像光学系统视场也较/J、,记录测量前必须将冲击波
观测镜进行摆动调节以寻找目标,以及轴向移动对焦
以便清晰成像。因此必须设计一套真空密封调节机
构,以便于人员在靶球之外对靶球内真空中的观测镜
进行调节操作。改进前的真空密封调节机构由于存在
装配、密封、使用等诸方面的问题,本文作者介绍了
一
图1 冲击波观测镜的安装示意图
Fig 1 Sketch map of the assembly of shock wave viewing lens
种改进设计,使上述问题得以解决,并详细论述了
冲击波观测镜的安装示意图如图1所示。真空
O形圈的选取以及密封槽的设计方法。
密封结构设计要求操作人员在靶球之外对位于真空靶
球内的冲击波观测镜摆动调节±2。,轴向前后移动调
节±5 mm。
收稿日期:2007—03—13
作者简介:闫亚东(1979一),博士生,E—mail:yyd@opt
aC.cn.
2改进前的真空密封结构
改进前真空密封结构如图2所示。
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2007年第8期 闫亚东等:激光核聚变中冲击波观测镜密封结构改进设计 119
I-6.O形圈
7.金属波纹管
8.密封玻璃
9.转动关节
l0.轴向旋转移动件
II.固定座
l2.接口法兰
I3.螺纹
I4.旋转手柄
l5.摆动调节手轮
图2改进前的真空密封结构
Fig 2 Vacuum seal structure betbre improved
采用橡胶0形圈和金属波纹管进行真空密封,
其密封路线为:4+3—5—7— 一2—1—8。密封结构
首先将固定座11安装在接口法兰12上,两者之间用
0形圈4密封。固定座内部的部件与固定座之间用螺
纹l3连接、配合面定位,配合面处用0形圈3密封,
当旋动手柄14时内部部件在螺纹的作用下,在固定
座内旋转着进行轴向运动,使观测镜实现轴向对焦
调节摆动手轮15,最里层部件以转动关节9为支点
摆动,以便于冲击波观测镜寻找目标。摆动件和外层
之间用弹性金属波纹管7连接,波纹管法兰端面用0
形圈5,6密封摆动部件内部孔轴之间用r{形圈2
密封,密封玻璃端面用0形圈1密封。
此结构存在以下缺点:
Go形圈3使装雕、轴向调节困难。为了保证良
好的密封性能,0形圈3必须有一定的压缩变形,由
于密封处部分配合面处于真空中.为防止油脂挥发污
染,不允许涂润滑油脂,0形圈3的变形产生的摩擦
力使装配困难,轴向调节费力
Go形圈2使装配困难。O形圈产生的摩擦力使
内部轴的装配以及装配后旋转拧紧十分困难。
③密封不可靠。在要求较高时,采用一个0形
圈的简单轴孔动密封结构是不可靠的。一般可采用多
个O形圈以及威尔逊密封形
I
多个密封圈动密封 威尔逊动密封
图3其它密封形式
Fig 3 Other scales sturcture
④轴向对焦影响摆动调节。轴向对焦时,内部部
件旋转着进行轴向移动,从而影响摆动调节结果。
因此,对这种密封结构必须改进设计,克服0
形圈的摩擦力对装配、使用造成的不便,改善密封性
能。
3真空密封结构的改进设计
改进设计密封结构如图4所示。设计中仍然采用
0形圈,但用焊接波纹管5取代金属波纹管,因焊接
波纹管有良好的轴向压缩性能(极限压缩50%)和
摆动性能。图中密封路线为:4—2—5—1—3—8。密
封结构首先将固定座12安装在接口法兰10上,法兰
端面用0形圈4密封。固定座之内包含旋转螺母13,
固定座内径与螺母外径之问装有两排钢珠,结构类似
于轴承。螺母内孔设计有梯形螺纹,与内部部件螺纹
连接。通过手柄14旋转螺母,带动内部部件轴向移
动,固定座内孔开有导向槽,内部部件通过定位键6
的导向,使内部部件沿轴向平移,不产生转动,从而
不会影响摆动调节寻找目标。内部部件与固定座之问
用焊接波纹管5连接,波纹管端面法兰处用O形圈
1,2静密封,因焊接波纹管具有良好的轴向压缩性
能.从而使内部部件和固定座之间能在密封的条件下
实现轴向相对运动。旋动摆动调节手轮15,使内部
部件以转动关节9为支点,进行摆动寻找目标。改进
设计中听有滑动、转动环节均在真空环境之外,可以
涂润滑油脂,以使轴向滑动、摆动调节更轻松。
卜4.0形圈
5.焊接波纹管
6.定位键
7.钢珠
8.密封玻璃
9.转动笑节
10.接口 兰
l1.轴向 动移动件
l2.固定座
13.旋转螺母
l4.旋转手柄
15.摆动调节手轮
图4改进后的真空密封结构
Fig 4 Vacuum seal sturcture after improved
改进后真空密封结构的优点:
①密封结构易于装配。由于密封结构为法兰端面
密封,克服了轴孔密封结构的装配困难。
②密封性能更可靠。原始结构中,由于装配困
难,0形圈的压力很难提高。改进结构中采用静密
封,只需拧紧法兰连接螺钉即可使0形圈达到预设
计的压力,提高了密封可靠性。
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120 润滑与密封 第32卷
③轴向对焦功能与摆动寻找目标功能互不相干。
④润滑措施使调节更省力,更方便。
⑤简化了密封环节,由原来的6处简化为4处。
4橡胶0形圈的选取以及密封槽的设计
4.1 0形圈的选择
对于真空设备,不仅需要正确地设计各种密封结
构,还必须适当地选择密封材料。用于真空密封的橡
胶材料,除要求具有光洁表面、无划伤、无裂纹外,
还要有低的出气率、挥发率和透气率,良好的耐热
性、耐油性,抗老化和适宜的耐压缩变形值及压力松
弛系数。常用的真空密封橡胶材料有天然橡胶、丁基
橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
在使用条件20 oC,1×lO Pa下,从性能以及价格
方面综合考虑,一TN橡胶最为合适。
4.2矩形密封槽的设计
图5 矩形橡胶密封槽的形式
Fig 5 Rectangle rubber sealed groove
设计密封槽时必须满足以下原则:密封面最大接
触压力大于工作压力和密封槽槽口转角位置处剪切应
力小于0形密封圈的橡胶材料的抗剪强度 。在该
原则下,根据使用条件合理地设计密封槽尺寸。若密
封法兰的沟槽容积小于橡胶密封圈的体积,两个法兰
表面就压不到一块,如果螺栓拧得过紧,橡胶圈就会
永久变形甚至被压坏而影响密封性能。若密封槽深度
设计过深,则起不到密封作用。下面以图4中0形
圈3的矩形密封槽设计为例,介绍设计方法。
根据使用条件,0形圈上的工作压力约为0.1
MPa,因此设计的密封槽只需满足密封面最大接触压
力大于0.1 MPa即可。但是,若密封面的接触压力太
小,则0形圈与密封面的接触面积就小,对密封面
光洁度的要求高。因此,在设计实践中,还必须使接
触面保持一个合理的压力值。经验证明,对于普通橡
胶,压力or取1.3 1MPa为宜。
O形圈截面直径d的选择,应在允许的条件下适
当选择较大者,因为d值小,压缩后接触面积小,对
密封面光洁度要求高;d值大,压缩后接触面积大,
密封性能更可靠。这里选择d值为(3.55±0.10)
mm0
已知图6中公称直径D =
40 mm,沟槽的尺寸d。选为44 1×1
mm较为合适。工作时0形圈
受的力使之向里收缩,根据0
形圈安装状态尽量接近使用状
态的原则,0形圈的内径要紧
贴密封槽,因此0形圈自由状
奎! /不宜太小
霉
径要小 4
,一
般将0形圈的伸
4 mm, .
Fi
图6玻璃窗密封结构
g 6 Sealed t九l。t 。
长量控制在5%以内。这里选 。f g1 i g
择自由状态下内径D 为43.7
mm的0形圈。
矩形槽的深度日 ,宽度C可根据如下公式计
算 :
日
式中:日 为允许的最大槽深
黪
(d一尺) (1)
/DbT,
c (d一尺) (2)
(mm);D。为自由状态
下0形圈内径;D:为受力状态下0形圈内径;d为
0形圈截面直径; 为槽深系数(等同橡胶高度系
数);C为对应于日 的槽宽(mm);P为槽宽系数;
磐
0 }i
尺为公差。
1.O
‘硬度
O.0(HSl
0.9
0.1(75)
q 0.8
—— - 一
、
~
O.3(65l
0.7
o.4(6o)
0.6
P
图7 值为1.3 MPa时各种比压力系数相对比压力 =o'/E
所决定的/3和P关系曲线(图中虚线为。形圈受压后
的换算宽度,最下面一条曲线为装填因子西:1.oo)
Fig 7 Relation curve of/3 and P under :1.3 MPa
已知所选0形圈材料硬度HS 65,D =43.7
mm,D2:44 mm,d=3 55 mm,R=0.10,可根据图
7查得相对比压力or (or =or/E)和 值,查得or =
0.3, =0.74,P=1.27代入式(1),(2)得
H =0.74.4√/ ̄ .7- JL 3
.
55—0.10)=2.54(mm)
c=1.27√4f43. .7(3
.
55—0.1o)=4.37(ram)
(下转第139页)
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2007年第8期 孙春一:电动滚筒采用谐波齿轮传动时的润滑计算 139
滚筒静止时与油液接触的表面积s 知道后,求
出油液与滚筒的接触弧长、液面高度和弦长,则油液
加油量
:
汽轮机油 =15.7 nlm /s,r/=0.013 7 N・s/m ,h i =6
二 .
Z
L (131
Ixm;A:6;保证了流体动压润滑。|B:0.55,则滚筒
静止时与油液接触的表面积S :0.12 in ,加油量V=6
L,这样既冷却了电机又避免了齿轮磨损、胶合等失
效形式。
7结束语
式中:V为加油量,L;r为滚筒内半径,dm;s为油
液与滚筒的接触弧长,dm;b为油液的弦长,dm;L
为滚筒长度,dm。
6算例
YD型电动滚筒的滚筒直径D=250 mm,电机功
利用电动滚筒的散热计算与谐波齿轮传动齿面流
体动压润滑计算相结合,通过分析计算,确定了注入
滚筒内的油液量,这样既可以满足散热要求,又可以
满足动压润滑的要求,解决了电动滚筒采用谐波齿轮
传动作为传动装置时的润滑问题。
参考文献
【1】孙春一,张旭.谐波齿轮传动齿面润滑计算的研究[J].
润滑与密封,2001(2).
率P=1.1 kW,额定转速n=1 500 r/min,带宽b:
400 mm,带速 =0.147 m/s,筒长L=410 mm,滚筒
总的表面积S:0.36 111 。筒内传动机构为谐波齿轮
传动,机型120,柔轮内径d=120 nlm,齿轮传动比 :
120,模数m=0.5 mm,长度z=90,柔轮齿数。。=
240,刚轮齿数。:=242,变位系数 。=3.9, :=
3.995,压力角 =20。,粗糙度R。。=R :=0.8 m。
柔性滚动轴承FB814,外径D =120 mm,内径d =
90 mm,滚珠直径d =1 1.113 mm,轴承宽度B =18
【2】刘建勋.电动滚筒设计与选用手册[M].北京:化学工
业出版社,2000.
【3】沈允文,叶庆泰.谐波齿轮传动的理论和设计[M].北
京:机械工业出版社,1985、
【4】翟培祥.矿山计算液压传动的换热器与热计算[M].北
京:煤炭工、l 出版社.1983.
IBm。经温升计算确定At=37 oC,t=57 oC,选N32
(上接第120页)
Peng Qixian,Tan Xianxiang,Hu Shaolou,et a1.Study for
O形圈的填充因子
一密封槽断面面积一10
99
89.99%
= = -
.
the Ruby Luminescence R—line Shitf under Shoke Wave[J].
Acta Photonica Sinica.2000.29(Z1):95—100.
【2】江少恩,郑志坚,刘忠礼,等.高时间分辨的二维空间成
像技术研究[J].光子学报,2001,30(2):228—231.
Jiang Shaoen,Zheng Zhijian,Liu Zhongli,et a1.Study on
High Time Resolved and Two Dimensional Ima ̄ng Technique
5结论
冲击波观测镜密封结构改进设计,利用了焊接波
纹管具有良好的轴向压缩调整以及圆周摆动功能,将
原来的动密封结构改为静密封结构,避免了动密封中
O形圈的摩擦力,提高了密封性能,使装配更加方
J].Acta Photonica Sinica,2001,30(2):228—231.
【3】谭晶,杨卫民,丁玉梅,等.0形橡胶密封圈密封性能的
有限元分析[J].润滑与密封,2006(9):65—69.
Tan Jing,Yang Weimin,Ding Yumei,et a1.Finite element
analysis of the sealing performance of O—ring seal structure
便,调节更加省力。实践证明,改进设计是一种效果
良好的真空密封调节机构。
参考文献
【1】彭其先,谭显祥,胡绍楼,等.冲击波振面瞬态光谱的测
定[J].光子学报,2000,29(z1):95—100.
[J].Lubrication Engineering,2006(9):65—69.
【4】达道安.真空设计手册[M].3版.北京:国防工业出
版社,2004.
(上接第124页)
【4】林华.VFP/SQL Server设计C/S系统[M].长沙:湖南
科技学院学报,2005.
ManufacturingAutomation,2O05,27(2):70—71.
【8】陈明亮,李怀祖.基于规则的专家系统中不确定性推理的
研究[J].计算机工程与应用,2000,36(5):50—53.
Chen Mingliang,Li Humzu.Study on the Non—accurate Infer-
【5】史济民.软件工程原理方法与应用[M].北京:高等教
育出版社,1988. ence in Expert Sy stem Based on Rule[J].Computer Engi—
neering and Applications,2000,36(5):50—53.
【6】R C Durst,et a1.TCP Extension for Space Communication
[J].Wireless Network,1997,3:389—402.
【9】Carl L Hal1.Technical Foundations of Client/Server Systems
[M].John Wiley&Sons,Inc.,1994.
【7】赵军,宋扬,王先来.基于“Zcollection”的资源集合元
数据标准体系研究[J].制造业自动化,2005,27(2):
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【10】张洪举.Visual FoxPro程序设计参考手册[M].北京:
人民邮电出版社,2006.
ZHAO Jun,SONGYang,WANGXianlai.Study onthe resource
【11】微软公司.Microsoft Visual FoxPro[M].Developer’s
Guide.,1994.
collection metadata standard system based on“Zcollection”『J].
2024年5月26日发(作者:粟采)
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2007年8月
润滑与密封
LUBRICATION ENGINEERING
Aug.2007
第32卷第8期
V0ll_32 No.8
激光核聚变中冲击波观测镜密封结构改进设计
闫亚东 。孙策 何俊华 许瑞华 陈良益
陕西西安710119;2.中国科学院研究生院北京100039) (1.中国科学院西安光学精密饥械研究所
摘要:介绍了...种激光核聚变中冲击波观测镜真空密封结构的改进设计,并论述了0形圈的选取以及密封槽的设
计方法。在改进设计中采用具有良好压缩和摆动性能的焊接波纹管取代金属波纹管,将原来的动密封改为法兰端面静密
封,克服了动密封结构中0形圈与轴之间的摩擦力,提高了真空密封性能,方便了系统装配。改进设计中滑动、转动
部件位于真空环境之外,故在部件中使用润滑油不会污染真宅环境,使系统调节更加省力。
关键词:真空密封;焊接波纹管;0形圈;密封槽
中图分类号:TH42文献标识码:A文章编号:0254—0150(2007)8—1l8—3
The Improved Design of Hermetically Sealed Construction for Shock
Wave Viewing Lens Used in Laser Fusion
Yan Yadong , Sun Ce He dunhua Xu Ruihua Chen Liangyi
(】.Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS,Xi’an Shaanxi 7101 19,China;
2.Graduate School of the CAS,Beijing 100039,China)
Abstract:The unproved design of hermetically sealed construction for shock wave viewing lens used in laser fusion was
introduced.The methods of selecting O—ring robber seal and design of seal groove were presented.Metal bellows was re—
placed by welding bellows in the improved design.as the latter has better performance in compressing and swing.The for—
nler dynamic seal was instead by gasket type seal at the end of flange,SO the friction force caused by 0一ring rubber seal was
reduced,the capability of vacuum seal was improved,and the system assembly became easier.In the improved design,the
translatable units are all out of the vacuum,thus using h ̄bricating oil between those units would not pollute the vacuum en—
vironment,and make system adjustment more energy conserving.
Keywords:vacuum seal;welding bellows;O—ring rubber seal;seal groove
在惯性约束激光核聚变研究中,冲击波观测镜将
位于真空靶球球心的靶心目标成像于靶球之外,利用
1 真空密封结构设计要求
条纹相机、分幅相机等进行参数的记录测量,再结合
一
定的理论模型加以分析,来研究物质的特性及其微
。由于激光靶心尺寸较小(微米量级),
靶心
\真空腔
. /
.
\
观机制
成像光学系统视场也较/J、,记录测量前必须将冲击波
观测镜进行摆动调节以寻找目标,以及轴向移动对焦
以便清晰成像。因此必须设计一套真空密封调节机
构,以便于人员在靶球之外对靶球内真空中的观测镜
进行调节操作。改进前的真空密封调节机构由于存在
装配、密封、使用等诸方面的问题,本文作者介绍了
一
图1 冲击波观测镜的安装示意图
Fig 1 Sketch map of the assembly of shock wave viewing lens
种改进设计,使上述问题得以解决,并详细论述了
冲击波观测镜的安装示意图如图1所示。真空
O形圈的选取以及密封槽的设计方法。
密封结构设计要求操作人员在靶球之外对位于真空靶
球内的冲击波观测镜摆动调节±2。,轴向前后移动调
节±5 mm。
收稿日期:2007—03—13
作者简介:闫亚东(1979一),博士生,E—mail:yyd@opt
aC.cn.
2改进前的真空密封结构
改进前真空密封结构如图2所示。
维普资讯
2007年第8期 闫亚东等:激光核聚变中冲击波观测镜密封结构改进设计 119
I-6.O形圈
7.金属波纹管
8.密封玻璃
9.转动关节
l0.轴向旋转移动件
II.固定座
l2.接口法兰
I3.螺纹
I4.旋转手柄
l5.摆动调节手轮
图2改进前的真空密封结构
Fig 2 Vacuum seal structure betbre improved
采用橡胶0形圈和金属波纹管进行真空密封,
其密封路线为:4+3—5—7— 一2—1—8。密封结构
首先将固定座11安装在接口法兰12上,两者之间用
0形圈4密封。固定座内部的部件与固定座之间用螺
纹l3连接、配合面定位,配合面处用0形圈3密封,
当旋动手柄14时内部部件在螺纹的作用下,在固定
座内旋转着进行轴向运动,使观测镜实现轴向对焦
调节摆动手轮15,最里层部件以转动关节9为支点
摆动,以便于冲击波观测镜寻找目标。摆动件和外层
之间用弹性金属波纹管7连接,波纹管法兰端面用0
形圈5,6密封摆动部件内部孔轴之间用r{形圈2
密封,密封玻璃端面用0形圈1密封。
此结构存在以下缺点:
Go形圈3使装雕、轴向调节困难。为了保证良
好的密封性能,0形圈3必须有一定的压缩变形,由
于密封处部分配合面处于真空中.为防止油脂挥发污
染,不允许涂润滑油脂,0形圈3的变形产生的摩擦
力使装配困难,轴向调节费力
Go形圈2使装配困难。O形圈产生的摩擦力使
内部轴的装配以及装配后旋转拧紧十分困难。
③密封不可靠。在要求较高时,采用一个0形
圈的简单轴孔动密封结构是不可靠的。一般可采用多
个O形圈以及威尔逊密封形
I
多个密封圈动密封 威尔逊动密封
图3其它密封形式
Fig 3 Other scales sturcture
④轴向对焦影响摆动调节。轴向对焦时,内部部
件旋转着进行轴向移动,从而影响摆动调节结果。
因此,对这种密封结构必须改进设计,克服0
形圈的摩擦力对装配、使用造成的不便,改善密封性
能。
3真空密封结构的改进设计
改进设计密封结构如图4所示。设计中仍然采用
0形圈,但用焊接波纹管5取代金属波纹管,因焊接
波纹管有良好的轴向压缩性能(极限压缩50%)和
摆动性能。图中密封路线为:4—2—5—1—3—8。密
封结构首先将固定座12安装在接口法兰10上,法兰
端面用0形圈4密封。固定座之内包含旋转螺母13,
固定座内径与螺母外径之问装有两排钢珠,结构类似
于轴承。螺母内孔设计有梯形螺纹,与内部部件螺纹
连接。通过手柄14旋转螺母,带动内部部件轴向移
动,固定座内孔开有导向槽,内部部件通过定位键6
的导向,使内部部件沿轴向平移,不产生转动,从而
不会影响摆动调节寻找目标。内部部件与固定座之问
用焊接波纹管5连接,波纹管端面法兰处用O形圈
1,2静密封,因焊接波纹管具有良好的轴向压缩性
能.从而使内部部件和固定座之间能在密封的条件下
实现轴向相对运动。旋动摆动调节手轮15,使内部
部件以转动关节9为支点,进行摆动寻找目标。改进
设计中听有滑动、转动环节均在真空环境之外,可以
涂润滑油脂,以使轴向滑动、摆动调节更轻松。
卜4.0形圈
5.焊接波纹管
6.定位键
7.钢珠
8.密封玻璃
9.转动笑节
10.接口 兰
l1.轴向 动移动件
l2.固定座
13.旋转螺母
l4.旋转手柄
15.摆动调节手轮
图4改进后的真空密封结构
Fig 4 Vacuum seal sturcture after improved
改进后真空密封结构的优点:
①密封结构易于装配。由于密封结构为法兰端面
密封,克服了轴孔密封结构的装配困难。
②密封性能更可靠。原始结构中,由于装配困
难,0形圈的压力很难提高。改进结构中采用静密
封,只需拧紧法兰连接螺钉即可使0形圈达到预设
计的压力,提高了密封可靠性。
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120 润滑与密封 第32卷
③轴向对焦功能与摆动寻找目标功能互不相干。
④润滑措施使调节更省力,更方便。
⑤简化了密封环节,由原来的6处简化为4处。
4橡胶0形圈的选取以及密封槽的设计
4.1 0形圈的选择
对于真空设备,不仅需要正确地设计各种密封结
构,还必须适当地选择密封材料。用于真空密封的橡
胶材料,除要求具有光洁表面、无划伤、无裂纹外,
还要有低的出气率、挥发率和透气率,良好的耐热
性、耐油性,抗老化和适宜的耐压缩变形值及压力松
弛系数。常用的真空密封橡胶材料有天然橡胶、丁基
橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
在使用条件20 oC,1×lO Pa下,从性能以及价格
方面综合考虑,一TN橡胶最为合适。
4.2矩形密封槽的设计
图5 矩形橡胶密封槽的形式
Fig 5 Rectangle rubber sealed groove
设计密封槽时必须满足以下原则:密封面最大接
触压力大于工作压力和密封槽槽口转角位置处剪切应
力小于0形密封圈的橡胶材料的抗剪强度 。在该
原则下,根据使用条件合理地设计密封槽尺寸。若密
封法兰的沟槽容积小于橡胶密封圈的体积,两个法兰
表面就压不到一块,如果螺栓拧得过紧,橡胶圈就会
永久变形甚至被压坏而影响密封性能。若密封槽深度
设计过深,则起不到密封作用。下面以图4中0形
圈3的矩形密封槽设计为例,介绍设计方法。
根据使用条件,0形圈上的工作压力约为0.1
MPa,因此设计的密封槽只需满足密封面最大接触压
力大于0.1 MPa即可。但是,若密封面的接触压力太
小,则0形圈与密封面的接触面积就小,对密封面
光洁度的要求高。因此,在设计实践中,还必须使接
触面保持一个合理的压力值。经验证明,对于普通橡
胶,压力or取1.3 1MPa为宜。
O形圈截面直径d的选择,应在允许的条件下适
当选择较大者,因为d值小,压缩后接触面积小,对
密封面光洁度要求高;d值大,压缩后接触面积大,
密封性能更可靠。这里选择d值为(3.55±0.10)
mm0
已知图6中公称直径D =
40 mm,沟槽的尺寸d。选为44 1×1
mm较为合适。工作时0形圈
受的力使之向里收缩,根据0
形圈安装状态尽量接近使用状
态的原则,0形圈的内径要紧
贴密封槽,因此0形圈自由状
奎! /不宜太小
霉
径要小 4
,一
般将0形圈的伸
4 mm, .
Fi
图6玻璃窗密封结构
g 6 Sealed t九l。t 。
长量控制在5%以内。这里选 。f g1 i g
择自由状态下内径D 为43.7
mm的0形圈。
矩形槽的深度日 ,宽度C可根据如下公式计
算 :
日
式中:日 为允许的最大槽深
黪
(d一尺) (1)
/DbT,
c (d一尺) (2)
(mm);D。为自由状态
下0形圈内径;D:为受力状态下0形圈内径;d为
0形圈截面直径; 为槽深系数(等同橡胶高度系
数);C为对应于日 的槽宽(mm);P为槽宽系数;
磐
0 }i
尺为公差。
1.O
‘硬度
O.0(HSl
0.9
0.1(75)
q 0.8
—— - 一
、
~
O.3(65l
0.7
o.4(6o)
0.6
P
图7 值为1.3 MPa时各种比压力系数相对比压力 =o'/E
所决定的/3和P关系曲线(图中虚线为。形圈受压后
的换算宽度,最下面一条曲线为装填因子西:1.oo)
Fig 7 Relation curve of/3 and P under :1.3 MPa
已知所选0形圈材料硬度HS 65,D =43.7
mm,D2:44 mm,d=3 55 mm,R=0.10,可根据图
7查得相对比压力or (or =or/E)和 值,查得or =
0.3, =0.74,P=1.27代入式(1),(2)得
H =0.74.4√/ ̄ .7- JL 3
.
55—0.10)=2.54(mm)
c=1.27√4f43. .7(3
.
55—0.1o)=4.37(ram)
(下转第139页)
维普资讯
2007年第8期 孙春一:电动滚筒采用谐波齿轮传动时的润滑计算 139
滚筒静止时与油液接触的表面积s 知道后,求
出油液与滚筒的接触弧长、液面高度和弦长,则油液
加油量
:
汽轮机油 =15.7 nlm /s,r/=0.013 7 N・s/m ,h i =6
二 .
Z
L (131
Ixm;A:6;保证了流体动压润滑。|B:0.55,则滚筒
静止时与油液接触的表面积S :0.12 in ,加油量V=6
L,这样既冷却了电机又避免了齿轮磨损、胶合等失
效形式。
7结束语
式中:V为加油量,L;r为滚筒内半径,dm;s为油
液与滚筒的接触弧长,dm;b为油液的弦长,dm;L
为滚筒长度,dm。
6算例
YD型电动滚筒的滚筒直径D=250 mm,电机功
利用电动滚筒的散热计算与谐波齿轮传动齿面流
体动压润滑计算相结合,通过分析计算,确定了注入
滚筒内的油液量,这样既可以满足散热要求,又可以
满足动压润滑的要求,解决了电动滚筒采用谐波齿轮
传动作为传动装置时的润滑问题。
参考文献
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润滑与密封,2001(2).
率P=1.1 kW,额定转速n=1 500 r/min,带宽b:
400 mm,带速 =0.147 m/s,筒长L=410 mm,滚筒
总的表面积S:0.36 111 。筒内传动机构为谐波齿轮
传动,机型120,柔轮内径d=120 nlm,齿轮传动比 :
120,模数m=0.5 mm,长度z=90,柔轮齿数。。=
240,刚轮齿数。:=242,变位系数 。=3.9, :=
3.995,压力角 =20。,粗糙度R。。=R :=0.8 m。
柔性滚动轴承FB814,外径D =120 mm,内径d =
90 mm,滚珠直径d =1 1.113 mm,轴承宽度B =18
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IBm。经温升计算确定At=37 oC,t=57 oC,选N32
(上接第120页)
Peng Qixian,Tan Xianxiang,Hu Shaolou,et a1.Study for
O形圈的填充因子
一密封槽断面面积一10
99
89.99%
= = -
.
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Jiang Shaoen,Zheng Zhijian,Liu Zhongli,et a1.Study on
High Time Resolved and Two Dimensional Ima ̄ng Technique
5结论
冲击波观测镜密封结构改进设计,利用了焊接波
纹管具有良好的轴向压缩调整以及圆周摆动功能,将
原来的动密封结构改为静密封结构,避免了动密封中
O形圈的摩擦力,提高了密封性能,使装配更加方
J].Acta Photonica Sinica,2001,30(2):228—231.
【3】谭晶,杨卫民,丁玉梅,等.0形橡胶密封圈密封性能的
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Tan Jing,Yang Weimin,Ding Yumei,et a1.Finite element
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便,调节更加省力。实践证明,改进设计是一种效果
良好的真空密封调节机构。
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