金属动密封在引信气阻机构中的应用探讨宋丽萍（华北工学院机械电子工程系，山西太原030051）了一种金属动密封结构。结论金属动密封用于引信气阻机构是可行的-当气流经过多孔性节流元件中弯弯曲曲不规则的微孔时，气体的粘性阻碍其流动，从而在多孔性节流元件两端产生压差，该压差就是气阻机构运动的阻力。气阻机构运动的快慢可通过选择不同透气系数的多孔性节流元件来调节，这就是气阻机构的工作原理。

　　气阻机构的时间控制特性可用在引信的安全系统设计中，控制引信隔爆元件的终解除隔爆，实现引信的延期解除保险功能。这种用途在美军的小口径引信系列M757，M758，M760以及迫弹引信M717中均有体现。气阻机构的时间控制作用必须以机构工作气室完全密封为前题。根据国外引信产品使用气阻机构的实践，机构工作气室的密封均用橡胶材料。众所周知，引信是一种十分特殊的装置，是一次性用品，其使用前的有效储存期长达15年左右。遗憾的是，目前国内尚无法提供机械性能、抗老化性能都能满足引信长储15年以上要求的橡胶材料。气室动密封成为阻碍气阻机构在引信中使用的瓶颈技术。

　　气阻机构的关键。

　　1金属动密封原理金属动密封有在气缸和泵上应用的先例。金属密封元件由灰口铁、低合金铸铁、弹簧钢、铍青铜等材料制成，一般采用空心“C型圈、开口环等结构形式，当密封旋转轴时，用向内弹力开口环。

　　用金属动密封来密封引信气阻机构与一般气缸泵的密封有显著的区别。一是使用目的不同，在一般气缸泵中使用金属动密封是为了扩展气缸或泵的使用范围，使用金属动密封的气缸泵可在高达200C的环境温度下工作，而气阻机构使用金属动密封是为了解决引信的长贮问题；二是使用要求不同，在一般气缸、泵中使用金属动密封对摩擦力要求不严，并允许有一定泄漏，而气阻机构则对由密封产生的摩擦力与泄漏有严格要求。密封气阻机构工作气室的金属动密封米用双开口环密封结构，如所示。1叠放在一起的两个截面为矩形的开口金属环，利用环与缸壁之间的贴合，上环与活塞上槽面的贴合，开口错位上下两环的贴合来密封气缸的工作气室。如在开口环之间、双开口环与缸壁之间涂以钟表油，则可起润滑（减小滑动摩擦力）和辅助密封双重作用。

　　2开口环的设计若不考虑旋转的影响，可将环设计为向外弹力开口环。对于这种环，由于装配后开口环径向被压缩，从而环将向气缸壁面上施加一定的压力，其面压强p为表1几种常用材料的弹性模量材料E/GPa弹簧钢210铍青铜105铝合金70几种常用材料的弹性模量如表1所示。

　　对于适于气阻机构使用的一组结构尺寸，当选用不同材料和不同间隙时，开口环对气缸壁面形成的压力如表2所示。

　　表2开口环的几种设计数据材料间隙G/mm缸径D/mm厚度t/mm宽度b压强p/Pa压力F/N弹簧钢铍青铜铝合金弹簧钢铍青铜铝合金3密封形成的摩擦力对机构运动性能的影响金属动密封在可靠密封气阻机构工作气室的前提下，密封对机构性能的影响通过摩擦力表现，机构的摩擦力为气阻机构的运动可用下式描述其中的厚度，m；B为节流元件的透气系数，m2；Z为气体粘滞系数，PaSk为小于1的经验系数；-为机构大位移的一半，m. 9.式/3，）所反映的机构运动由一直线运动和衰减振荡运动组成u如所示d以1为界，当t>t1f .0时，衰减振荡运动趋于零。

　　机构经较短的时间即可进入稳定运动阶段。

　　摩擦还影响机构运动个峰值xi的大小，随着/的大，xi减小。

　　根据以上分析可知，机构运动摩檫力的增大，有利于机构运动振荡幅度的减小和机构振荡运动时间的缩短，但机构摩檫力不可能无限增大，否则会影响机构的可靠动作。由金属动密摩擦力/.直接影响衰减振荡运动持续时间ti的大小。由式（3）可知，随着摩擦力/0的大，t减小，封形成的机构摩檫力的上限/为4结论实际上，由金属动密封形成的气阻机构运动的摩擦力不可能是一定值，许多因素均影响这一数值的大小。

　　R入式（1）说明，由于开口环的加工公差、径向间隙G，环的装配直径D，环的厚度t都在一定的范围内变化，而且环境温度也非定值，因而，由开口环装配形成的正压力是分布在某一范围内的变数。根据式（5）和式（1）得因而开口环的设计应满足为了减小开口环尺寸参数对摩檫力影响的敏感性，开口环宜选择弹性模量E较小的铝合金来制造。