在两表面间存在液体时,其压力变化的一般方程可列为(1)式<2>,该式由一维雷诺方程的简化形式dpdx=6Guh-hh3转化而来:dpdx=12Gu12h2-Quh3(1)式中p为压力,G为液体粘度,u为往复运动的相对速度,h为液膜厚度,Q为每单位圆周长的流量,x为沿密封件的距离,h为*大压力处膜厚,h=2Qu.
在讨论密封件润滑问题时,按照速度u的方向(如所示),将密封件的工作模式分为两种。一种称之为泵动模式,即高压液体开山空压机械作用于密封左侧(如a),另一种为驱动模式,即高压液体作用于密封右侧(如b)。对于压裂泵而言,排出过程如b,当x=0时,p(0)U0;当x=B时,p(B)=pf(为泵的排出压力),即密封件右侧的工作压力p(B)远远高于左侧润滑油的压力p(0),因此压裂泵在排出行程时,按驱动模式研究其润滑。在吸入过程中,密封件右侧的灌注压力p(B)与左侧润滑油的压力p(0)大致相等,密封件可视为无流体静压降,即p(0)-p(B)=0,可认为是驱动模式的一种特殊情况。同时,由于柱塞速度反向(即/吸入0行程),不能携带外界润滑油进入密封界面,但可以保持在排出行程时所带入的润滑油,因而下面主要讨论密封件的驱动工件模式。
从流体静压降为零(H=…h)的情况看来,似乎没有一种密封件的表面变形会满足这些条件。但依然存在的问题是,密封件下面的压力是如何上升至pi的按照流体动压观点,平行的液膜不会造成任何压力上升。
结论(1)由式(11)看出,润滑液膜厚度…hN1(pi+pf)2P3,即泵压pf越高,膜厚越小,同时膜厚随G,u和r增大而增大。这与流体动压润滑的理论是相符的;(2)从上面的分析过程不难看出,对往复运动形成收敛性液膜的几何细节是很看重的;(3)往复式强制润滑的润滑机理可描述为:在压裂泵的排出行程,润滑油由于油压和柱塞向前运动的联合作用下,被带入密封界面内平行油膜润滑密封。