橡胶表面和密封表面间的流体动力的扩展

橡胶表面和密封表面间的流体动力的扩展

密封寿命
    在动态下使用时，材料的密封寿命强烈地依赖于橡胶表面和密封表面间的流体动力薄膜的扩展。润滑剂润湿的效果取决于这些表面的化学性质。一个船用橡胶轴承为了获得长寿命，可以使用丁腈橡胶来达到，因为丁腈橡胶中的极性基团——丙烯腈可产生高的能量，容易润湿表面。相反，对于具有低磨损性的硅橡胶轴封，由于硅橡胶的低的表面能，使得润滑剂不容易润湿弹性体的表面。

对于轴封或0形圈，其流体动力薄膜的厚度为150nm左右。这个膜的剪切是产生动态摩擦或者说是运动摩擦的主要原因，所以动态摩擦系数决定于润滑剂的粘度和滑动速率。这个系数通常在开始时很高，因为密封的接触应力破坏了流体动力薄膜，但很快由于滑动速率的增加而达到一个最小值，之后又继续增加。这样，可以通过粘度和滑动速率的最优化调整来获得最小的运动摩擦。
    密封摩擦会产生热积累，由于弹性体的过分热老化经常会产生早期破坏。早期的丁腈密封配方经常会含有大量的石墨作为填充剂。人们认为石墨可以减少摩擦。但实际上，石墨能够提高热传导性，可以将热从摩擦表面带走。石墨仅仅是填充剂(只增加硬度)，自身不能或只能起到一点点的增强作用。现在倾向于使用颗粒优良的、能起到一定补强作用的炉法炭黑。与此同时，小设备由于运转的速度高，而使得设备的油温快速升高，更为苛刻的操作环境和密封要求的不断变化，使得密封生产厂家必须使用更耐温的弹性体。传统的丁腈橡胶可以满足静态热老化下的使用要求，油温一般在135～150℃。但在密封接触范围内，密封摩擦产生的附加的热载荷会使此温度升到175～200℃。橡胶制品中的热传递的有限元模型(FEM)在橡胶制品的设计阶段的应用正不断增加。在FEM设计中通过使用一个特殊的橡胶复合材料的热值就可以使其使用寿命达到最佳的设计要求。