临近空间载人舱舱门密封特性研究

为研究临近空间载人舱舱门密封特性,对临近空间载人舱舱门P形橡胶密封圈进行有限元压缩行为仿真分析,分析P形橡胶密封圈主副密封面密封接触宽度和接触应力随舱门间隙与舱门行程变化的规律,并根据该规律给出舱门压缩行程和舱门密封间隙的设计推荐值。基于ROTH泄漏模型推导出P形橡胶密封圈的总漏率模型,并计算该泄漏模型的稳态漏率值。通过舱门密封试验,对P形橡胶密封圈的总漏率进行验证。P形橡胶密封圈总漏率计算值与试验结果基本吻合,验证了P形橡胶密封圈总漏率模型的有效性。     

无针注射器安瓿瓶的密封设计

介绍了无针注射器的基本工作原理、特点,建立其安瓿瓶O形橡胶密封圈的有限元分析模型,用来定性分析O形橡胶密封圈的各项特性.基于无这个理想的简化模型,利用有限元求解安瓿瓶O形橡胶密封圈在高速高压下的最大接触压力梯度,建立了密封圈的泄漏量数学模型,对密封圈的泄漏量进行了分析、计算,对于无针注射器安瓿瓶的O形橡胶密封圈产品设计具有指导意义.     

外嵌金属环式鞍形橡胶密封圈密封性能分析

针对天然气过滤器锁环式快开盲板采用的内置钢丝或弹簧加强圈鞍形橡胶圈存在的橡胶局部变形过大及局部撕裂失效等问题,提出一种改进的具有浮动功能及防挤出外嵌金属环式鞍形橡胶密封圈。利用有限元软件ABAQUS仿真分析该新型密封圈的密封性能、浮动功能及防橡胶挤出特性等。结果表明,该密封圈具有密封性能良好,且能够有效降低局部区域的应力水平,从而可延长橡胶密封圈的使用寿命;该密封圈的浮动特性大大减少卸压后打开门盖锁紧环时可能遇到的阻力;采用外嵌金属环改善了橡胶圈承力状态,并有效防止橡胶材料挤出。     

X形变截面优化橡胶密封圈比较应力有限元分析

基于有限元分析理论,借助软件ANSYS对X形变截面优化橡胶密封圈进行有限元分析。建立了X形变截面优化橡胶密封圈有限元模型,比较了X形变截面优化密封圈与X形变截面和X形橡胶密封圈最大综合等效应力情况。结果表明:X形变截面优化密封圈的应力主要集中在组合面圆弧内角处,特别是内角处更易损坏;在同等条件下,X形变截面优化密封圈的最大等效压力值比X形变截面密封圈的小,比X形(即星形)密封圈的大;X形变截面优化密封圈可用于替代X形(即星形)密封圈使用。     

O形橡胶密封圈在安全阀中的应用研究

介绍了O形橡胶密封圈在安全阀中的主要应用场合、密封形式和设计要点,分析了实际工程中O形橡胶密封圈常见的失效形式,提出了安全阀O形橡胶密封圈的使用建议。     

O形橡胶密封圈配合挡圈密封的应力与接触压力有限元分析

利用有限元分析软件MSC.MARC对O形橡胶密封圈与挡圈密封在不同压力下的应力与接触压力进行了有限元分析,探讨了不同压力下O形橡胶密封圈和挡圈柯西应力分布、接触压力与接触宽度的关系、O形橡胶密封圈与挡圈相互接触的弧长与油压及接触压力的关系.结果表明O形橡胶密封圈在配合挡圈的情况下的柯西应力主要集中于挡圈的右上部分及左下部分;O形橡胶密封圈与挡圈的接触弧长开始随油压的增加而增长,最后保持一定值;O形橡胶密封圈与挡圈的接触宽度与接触压力近似呈二次曲线.     

基于ABAQUS的橡胶密封圈应力松弛分析

橡胶O形密封圈在高温工况下会发生应力松弛并导致密封失效。基于橡胶黏-超弹本构模型,利用有限元软件ABAQUS建立橡胶O形密封圈与沟槽接触的非线性有限元模型,分析O形密封圈在不同压缩率、不同油压、不同温度下的应力松弛情况及应力分布。结果表明:接触界面上的接触应力分布近似呈抛物线;O形密封圈应力在初期先急剧衰减,而后逐渐缓慢降低;压缩率和油压对应力松弛影响不大,但油压太大会降低密封可靠性;温度升高使应力松弛速率明显增大,并使最终应力降低,降低密封的可靠性。     

O形橡胶密封圈的热应力耦合分析

研究原油高温热采工具 O 形橡胶密封圈在高温高压下的密封特性。借助于大型有限元分析软件 ANSYS,建立 O 形橡胶密封圈及其边界的二维轴对称有限元模型,研究油压、装配间隙和摩擦因数对密封面最大接触应力、剪切应力和 Von Mises 应力的影响,并采用热应力耦合分析方法,分析温度对 O 形密封圈密封性能的影响。结果表明：摩擦因数对应力影响不大,而油压和装配间隙对应力影响很大,过大的装配间隙会造成 O 形橡胶密封圈最大接触应力下降和最大剪切应力上升,造成密封失效;当温度升高时,密封圈最大剪切应力和接触应力相应减小,而最大 Von Mises 应力明显减小,因此应使 O 形密封圈在适当的温度下工作,以确保密封的可靠性。     

O形密封圈的妙用

橡胶O形密封圈除了起密封作用以外,还可起另一个作用。我厂一台控温转鼓轴头采用骨架油封进行密封,由于转鼓内的液体具有较强的腐蚀作用,致使骨架油封的自紧弹簧经常被腐蚀,不到一个月即损坏。产生漏水,严重地影响了轴承的使用寿命。换用U形密封圈由于自紧效果不好,使用寿命也不长。最后我们用O形密封圈代替骨架油封中的自     

基于有限元和响应面法的U形弹簧结构参数分析

液压作动器内部密封件的蓄能性能是衡量其可靠性的关键,而U形弹簧作为蓄能密封圈的弹性元件,其压缩刚度和弹性压缩极限是决定其蓄能性能的主要因素。建立基于材料参数的U形弹簧弹塑性有限元模型,计算U形弹簧的压缩刚度、弹性压缩极限和线性压缩临界值,分析典型结构参数对蓄能特性的影响;基于响应面法构建多因素数学模型,比较各结构参数对弹簧压缩刚度和弹性压缩极限的影响程度;通过多次弹簧压缩试验验证了计算模型的准确性。结果表明：弹簧厚度、截面总长、开槽宽度、周期宽度和根部圆弧半径为压缩刚度的主要影响因素,其影响依次减小;弹簧厚度、截面总长和根部弧半径为弹性压缩极限的主要影响因素,其影响依次减小。重复压缩试验证明,弹簧屈服产生的塑性变形会随着压缩次数累加,导致弹簧开口宽度减小,导致密封圈动态密封性能降低;当蓄能密封圈用于动密封时其压缩量不宜超过弹性压缩极限。     

转速对旋转式唇形密封接触性能参数的影响

为研究转速对旋转式唇形密封圈接触性能参数的影响规律,采用ANSYS软件建立唇形密封圈在旋转离心力作用下的有限元模型,求解唇形密封圈的应力应变和接触性能参数.结果 表明,在研究的密封圈转速范围内,密封圈的应力应变集中作用在其腰部结构和唇口部位;随着转速的增加,密封圈接触宽度、接触压力最大值和径向力等接触性能参数呈现非线性...     

基于流固热多场耦合的高速旋转唇形密封性能研究

针对一种橡胶材料高速旋转唇形密封,结合其自身结构及应用工况,通过方程离散化计算等方法,建立定量分析密封系统密封性能的数值仿真模型。基于所建立的模型对密封实际服役状态下界面流体力学、宏观固体力学、表面粗糙峰微观接触力学、唇口摩擦生热等多物理过程之间的耦合关系进行分析,借助实验验证并完善数值仿真模型的准确性。通过所建立的数值仿真分析模型研究油封唇口接触压力分布、唇口温度、摩擦力矩及泄漏率等衡量密封性能的关键参数随转速的变化规律。结果表明：在高转速条件下考虑摩擦生热时油封径向力减小,接触宽度增加,摩擦力矩减小,说明摩擦热对油封密封性能产生较大影响。     

超低温弹簧蓄能密封圈密封性能及试验研究

为研究往复运动弹簧蓄能密封圈的低温特性，通过构建等效弹簧建立二维轴对称模型，采用ANSYS分析弹簧蓄能密封圈在常温环境下装配和介质加压、由常温到低温过程中及低温加压过程中夹套的应力和摩擦力的变化。结果表明：常温和低温下夹套内外唇口为主要承压区，内外唇口的应力、接触压力、接触宽度和摩擦力随压力升高而增大；低温下的接触压力比常温下大，但接触宽度比常温下小，且摩擦力是常温下的2~3倍。仿真结果表明弹簧蓄能密封圈在常温和低温下具有良好的密封性能，通过常温氦气、低温液氮下的密封性能试验，验证了仿真分析结果的正确性，同时也验证了该弹簧蓄能内密封圈在常温和低温下良好的工作性能。     

旋转轴唇型密封圈的寿命预测研究

提出基于ABAQUS软件和疲劳分析软件FE-SAFE预测旋转轴唇形密封圈寿命的方法.以某型号减速器中的输入轴与轴承端盖间的旋转轴唇形密封圈为研究对象,通过构建预紧状态下旋转轴唇形密封圈的有限元模型,获得旋转轴唇形密封圈的过盈量和理论接触宽度与唇口最大接触压力之间的关系曲线;根据ABAQUS获得的应力,并结合材料应力-循...     

气门油封结构参数设计及优化

为研究发动机气门油封结构参数对油封密封性能的影响,在有限元分析基础上,对油面唇角、气面唇角、安装过盈、唇口圆角半径、弹簧刚度等结构参数进行正交试验设计,研究油封结构参数对气门油封唇口最大接触压力和单位周长径向力的影响;以最大接触压力和最小单位周长径向力为优化目标,获取气门油封最优参数组合。研究结果表明:油封唇口圆角半径对油封唇口最大接触压力和单位周长径向力的影响程度都为最大;气面唇角对单位周长径向力有较显著的影响;油面唇角对油封唇口最大接触压力有较强的影响,但对单位周长径向力影响较小;弹簧刚度对单位周长径向力和最大接触压力影响均较小。结合均值最优水平分析,获得满足优化目标的油封参数组合,优化后油封比初始油封最大接触压力提升了85.61%,单位周长径向力降低了20.54%,在保证油封密封性的前提下,大大改善了油封唇口的磨损情况,提高了油封的使用寿命。     

Simulation and experimentation on the contact width and pressure distribution of lip seals

The relative motion between two mated parts of machinery always generates heat from friction. The lubricant serves as a medium not only to reduce the friction but also to enhance heat dissipation. In order to contain the lubrication oil, lip seal is a most frequent sealing part used in these applications. This paper aims to study the contact width and contact pressure of the seal lip under the various interference fits between the shaft and seal. The contact force associated with the pressure was used to estimate the generated heat due to friction. Thereby, this frictional heat flux was employed to analyze the temperature distribution within the rubber seal. According to the temperature distribution, the thermal deformation of the seal and the concern of material ageing can be examined. Since the use of a seal with a shaft under allowable dimension tolerance is foreseeable, the fit with different degree of interference was investigated. On the other hand, a simple apparatus to measure the width and pressure on the contact lip zone under different diameters of shaft was designed and fabricated. The contact width and contact pressure were distilled from the press mark of a pressure-sensitive film. The measurements were used to demonstrate the feasibility and accuracy of the proposed set up.     

基于正交试验的旋转轴唇形密封可靠性影响因素研究

为探讨多因素相互作用对油封可靠性的影响,以某减速器中输入轴与轴承端盖间的油封为研究对象,基于有限元软件获得不同结构参数时油封的静态压力分布曲线和影响系数矩阵,并将分析结果集成到油封的混合数值计算模型,分析并计算油侧唇角、空气侧唇角、理论接触宽度、过盈量、弹簧劲度系数、腰厚、腰长7个结构参数对油封泵送率和摩擦扭矩值的影响;将油封的7个结构参数作为变量因素,以油封泵送率和摩擦扭矩作为响应目标进行正交试验,研究各结构参数对油封密封可靠性的灵敏性。结果表明:各因素对油封泵送率敏感性影响程度由大到小依次为油侧唇角、理论接触宽度、空气侧唇角、腰厚、过盈量、腰长、弹簧劲度系数,各因素对摩擦扭矩的敏感性影响程度由大到小依次为油侧唇角、理论接触宽度、腰厚、弹簧劲度系数、过盈量、空气侧唇角、腰长,表明油侧唇角和理论接触宽度是影响油封可靠性的最主要因素。确定油封参数的最优组合,油封优化后的摩擦扭矩比优化前的更低,因而能够减少油封工作时的摩擦生热量,从而延长油封的使用寿命。     

高压环境下弹簧蓄能密封件密封特性分析

为研究弹簧蓄能密封件在高压环境下的密封性能，构建密封件等效二维轴对称模型，利用ANSYS软件仿真分析高压环境下弹簧蓄能密封的过盈量、唇口角度对其性能的影响；同时进行相同结构下无弹簧蓄能密封的仿真分析，研究弹簧对高压环境下蓄能密封性能的影响。结果表明：在高压环境下，V形弹簧会使峰值接触压力接近油压侧，提高了密封性能；峰值接触应力随过盈量的增加呈现先降低后增加的趋势，随着唇口角度的增加逐渐减小。随油压升高，弹簧蓄能密封峰值接触应力降低，但峰值接触应力仍大于油压，因此在高压环境下弹簧蓄能密封在保持良好密封性能的前提下，能有效地降低接触面摩擦磨损，表明其在高压环境下有着优异的密封性能与寿命。     

橡胶油封摩擦生热数值模拟与实验验证*

将橡胶油封使用中涉及的材料非线性、几何非线性和接触非线性考虑到轴对称有限元模型中,采用力场-温度场耦合的方法对油封与高速旋转轴之间的摩擦生热问题进行数值模拟,并与油封工装试验结果和红外成像仪测量的温度进行比较。模拟得到的油封摩擦扭矩和唇口温度与试验结果吻合很好,表明采用力场-温度场耦合方法可以预测油封的抱轴力和摩擦扭矩,以及稳态下的摩擦生热温度场,这为类似旋转密封件摩擦生热问题的仿真分析提供一种有效途径。     

盾构机主轴承密封圈密封性能研究

大埋深隧道对盾构机主轴承密封性能提出了更高的要求。利用有限元分析软件ANSYS Workbench研究不同材质的压紧环密封圈在不同载荷下的受力状况,研究其密封性能。分析结果表明,压紧环唇形密封圈的密封能力与预紧载荷和材质均有关系,当预紧载荷越大,密封圈硬度值越高时,密封面的接触压力就越大,密封能力就越强。因此,为提高大埋深盾构机主轴承密封圈的密封性能,可采取以下措施:在材料方面应选择高硬度值的压紧环密封圈,必要时可增加压紧环密封圈的数量;在结构方面应适当增加压紧环的直径,保证压紧环有足够的预紧行程施加更大的位移载荷,提高密封面接触压力。