带座外球面球轴承密封圈的改进

针对带座外球面球轴承密封圈压装过程中出现的问题，改进了密封圈的设计及结构：在密封圈外径唇部增设半圆形减压槽；加大密封圈外径尺寸，使密封圈外径与密封槽过盈配合；增大密封圈内径尺寸，使其接触过盈量适当；按带座外球面球轴承轻窄系列的密封槽尺寸确定密封圈外径唇部厚度。     

汽车水泵轴承密封圈接触应力有限元分析

基于ANSYS构建了汽车水泵轴承密封圈的二维轴对称有限元模型,对不同初始过盈量下密封圈的变形、Von-mises应力分布和主唇口接触应力变化规律进行了研究。结果表明,密封圈主唇口轴向接触宽度上的应力分布为三角形分布,密封圈与轴接触面间的最大接触应力与初始过盈量之间呈近似线性关系。     

C形双面组合密封装置密封性能分析

为进一步研究C形双面组合密封圈在往复运动中的密封特性,基于力学和有限元理论,以活塞处C形双面密封圈为研究对象,利用三维软件建立C形双面密封装置结构模型,利用有限元分析软件ANSYS仿真分析空载工况下不同过盈量和受载工况下不同介质压力对C形双面密封圈的应力和变形的影响。结果表明:空载工况下应力和变形随着过盈量增大而增大,最大变形出现在靠近与缸壁接触处;负载工况下应力和变形随着介质压力增大而增大,且应力均集中于密封圈上下部,而最大变形区域出现在密封圈进油口下部。     

智能井井下流入控制阀结构设计及密封性能分析

流入控制阀是智能井技术的核心,在油气井高温高压等复杂的环境中,流入控制阀的密封效果直接影响阀的正常工作。依据智能完井工况,设计流入控制阀的结构及其金属密封结构。利用有限元分析软件ANSYS建立金属密封结构的有限元模型,分析最大过盈量、密封圈接触面的锥度、密封圈内部槽的几何尺寸、井下压力状态等敏感性参数对密封结构密封性能的影响。结果表明,随着金属密封圈最大过盈量的增加,最大接触应力降低而最大等效应力增加,而随着接触面锥度的增大接触面长度变长,接触压力和最大等效应力均呈下降趋势;内槽锥度对金属接触对影响较小,对密封圈的等效应力影响较大,内槽锥度增大,等效应力大幅增加。综合考虑应力的影响,应选择合适的最大过盈量,密封圈接触锥度不宜太大,且应尽量减小内槽面的锥度。     

密封圈新结构

气动装置的使用性能在很大程度上取决于活动连接密封部件的结构。这里所介绍的密封圈新结构如图1所示,它具有T形截面,工作可靠,使用寿命长,因为它们在工作时产生的摩擦力很小。装配时(图2a),密封圈3沿气缸2的工作直径D具有过盈,而在活塞槽内则具有间隙k=0.2mm和α=0.1mm.与气缸接触的环形表面的圆弦半径r等于环截面高度h的一半。密封圈的工作情况如下:在供给压缩空气时(图2σ),密封圈在变形的同时沿气缸表面滚到用凸缘(圆周半径r_1)与活塞槽壁接触。在空气压力增加时,密封圈沿气缸表面滑动,压向槽壁,然后与活塞一起运动。     

旋转组合密封圈表面结构对密封性能的影响

为研究旋转组合密封圈表面结构对密封性能的影响规律,对方圈表面分别加工单槽和双槽等不同表面结构,利用ABAQUS仿真分析不同表面结构的旋转组合密封圈在完成过盈安装与流体加载后的应力及接触压力分布,并研究油槽宽度变化对组合密封性能的影响。仿真结果表明:在过盈安装与流体加载情况下,O形圈的最大von Mises应力均有所减少,而带槽密封圈最大von Mises应力都出现增长,且过盈安装状态下应力增幅较大;带槽密封圈接触面被油槽分为多段,每段接触压力曲线相似,而接触压力均有不同程度的增大;方圈最大von Mises应力值在过盈安装状态下随着宽度增加而增大,在流体加载状态下随着宽度增加有不同程度的减小。方圈表面增加油槽有利于在动密封面上形成多个动压润滑区域,对增强密封性能、改善润滑条件具有一定作用,但增加油槽后会增大方圈应力,增加疲劳损坏风险。     

汽车轮毂轴承唇形密封圈密封性能优化研究

为优化汽车轮毂轴承唇形密封圈的结构,在ANSYS有限元分析软件中建立其有限元模型,研究轴向过盈量、弹簧以及侧唇倒角对唇形密封圈密封性能的影响。研究结果表明:轴向过盈量对唇形密封圈的密封性能影响较大,当轴向过盈量小于0.5 mm时,随着轴向过盈量的增大,唇形密封圈的密封性能变好,当轴向过盈量大于0.5 mm时,随着轴向过盈量的增大,唇形密封圈的密封性能变差;与带弹簧的密封圈相比,不带弹簧的密封圈的最大等效应力、应变和接触压力的出现位置发生改变,且其最大值皆小于带弹簧密封圈的,因此带弹簧唇形密封圈的密封性能更好;与上侧唇倒角相比,下侧唇倒角对密封圈等效应力分布的影响更大,对密封性能的影响更加明显。     

唇形橡胶密封圈非线性接触有限元分析

借助于大型非线性有限元分析软件ABAQUS,对自行设计的非标准件唇形橡胶密封圈进行了三维装配体非线性接触有限元分析, 对唇形密封圈在不同初始过盈量和油压下的变形与应力情况进行了分析研究.结果表明:最大接触应力随着初始过盈量增加而增加;在不同油压作用下,最大接触应力始终大于油压, 满足唇形圈的密封条件,并经实践检验,证明有限元分析结果是正确的.     

一种模拟关节轴承装配的弹性模具设计

关节轴承与轴、轴承基座孔之间一般采用过盈连接的方式,轴承内外圈在不同的安装过盈量下受压发生不同程度的弹性变形,直接影响轴承的摩擦力矩。基于液压胀形原理设计了一套用于模拟轴承过盈装配的弹性模具,可以模拟轴承内外圈与不同尺寸的轴颈与基座孔之间的装配工况。通过有限元软件对弹性模具腔形受压变形进行分析,得出影响腔形受压变形的主要因素,并确定了最佳的腔形设计尺寸。建立轴承与座孔及轴颈的过盈装配模型,分析计算轴承径向位移变化规律,建立了弹性模具腔内作用压力与轴承真实装配过盈量之间的换算关系。     

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...     

O形橡胶密封圈密封性能的有限元分析

利用ANSYS建立了液压系统中液压缸用O形橡胶密封圈的二维轴对称模型,分析计算了O形密封圈缸筒和轴套的间隙、密封轴套槽口倒角半径、O形密封圈的截面尺寸、橡胶材料参数、初始压缩率对密封面最大接触压力和剪切应力的影响。结果表明:O形密封圈缸筒和轴套的间隙对剪切应力的影响很大;轴套沟槽宽度、O形密封圈的截面尺寸和橡胶材料参数对密封面最大接触压力的影响很大;初始压缩率对密封面最大接触压力和剪切应力的影响都很大;对于本文分析的结构,在其它条件不变的情况下密封轴套槽口倒角半径对密封面最大接触压力和剪切应力的影响都不大;分析结果验证了长期使用的经验设计。     

轴承密封圈变形的非线性有限元分析

密封圈的性能与固定方法、密封压缩变形等密切相关。本文采用大变形非线性有限元方法分别分析了接触式密封圈和非接触式密封圈在不同压缩量下的变形和压力变化规律。它对于合理选取密封圈固定处压缩量、密封压缩量和形状的选择具有指导意义，为轴承密封件的设计计算提供了一种新方法。     

基于分形理论的圆弧齿轮滑动摩擦接触力学模型

考虑到圆弧齿线圆柱齿轮传动接触之间的滑动摩擦与微凸体的连续性变形,结合分形理论和Hertz接触理论建立圆弧齿线圆柱齿轮的滑动摩擦接触力学模型,通过模型数值分析与ANSYS WORKBENCH分析的最大接触应力结果对比,证明该模型所反映圆弧齿线圆柱齿轮接触应力状态的正确性。该模型中,载荷与真实接触面积之间关系不仅与分形维数和特征尺度系数有关,还与齿轮节点曲率和齿轮齿线半径有关。同时,理论计算表明,分形维数一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着分形维数的增大先增大后减小,随着特征尺度系数的增大而减小;摩擦因数对真实接触面积的影响不大。该模型的建立为圆弧齿线圆柱齿轮工作状态的研究及强度分析提供了理论依据。     

Numerical Analysis of the Oil-Supply Condition in Isothermal Elastohydrodynamic Lubrication of Finite Line Contacts

In order to investigate the effect of oil-supply condition on the lubrication performance of machine components, such as gears and roll bearings, a full numerical solution of the isothermal finite line contact elastohydrodynamic lubrication (EHL) problem under different oil-supply conditions was obtained. The supplied oil quantity was given with the thicknesses of layers of oil films on both solid surfaces, and an equivalent thickness of such supplied oil films was introduced. An algorithm similar to that proposed by Elrod in 1981 was developed to determine the pressure starting position automatically. The pressure field was solved with a multi-grid solver which enables the difficulty of the huge mesh differences in two directions be overcome easily. The surface deformation produced by pressure was calculated with a multilevel multi-integration method. Based on the Newtonian lubricant assumption, comparisons of solutions between the starved and fully flooded contacts have been made. Results show that the pressure starting position and the central and minimum film thicknesses vary with different oil-supply thicknesses. In addition, the influence of the thickness of the oil-supply layer, the end profile radius, the entrainment velocity, and the maximum Hertzian pressure on the starved fluid film thickness has been investigated. In conclusion, the optimum quantity of the supplied oil is very important for the discussed problem.     

Elastoplastic contact mechanics model of rough surface based on fractal theory

Because the result of the MB fractal model contradicts with the classical contact mechanics, a revised elastoplastic contact model of a single asperity is developed based on fractal theory. The critical areas of a single asperity are scale dependent, with an increase in the contact load and contact area, a transition from elastic, elastoplastic to full plastic deformation takes place in this order. In considering the size distribution function, analytic expression between the total contact load and the real contact area on the contact surface is obtained. The elastic, elastoplastic and full plastic contact load are obtained by the critical elastic contact area of the biggest asperity and maximun contact area of a single asperity. The results show that a rough surface is firstly in elastic deformation. As the load increases, elastoplastic or full plastic deformation takes place. For constant characteristic length scale G, the slope of load-area relation is proportional to fractal dimension D. For constant fractal dimension D, the slope of load-area relation is inversely proportional to G. For constant D and G, the slope of load-area relation is inversely proportional to property of the material ϕ, namely with the same load, the material of rough surface is softer, and the total contact area is larger. The contact mechanics model provides a foundation for study of the friction, wear and seal performance of rough surfaces.     

油封密封性能的有限元分析

利用大型有限元分析软件ANSYS建立了油封的二维轴对称有限元模型,分析了油封的腰厚、密封圈唇口平面到弹簧槽中心平面的距离以及过盈量3种重要参数对最大接触压力及其分布情况的影响。结果表明,采用该模型计算得到的油封在静态条件下的变形情况以及Von M ises应力分布情况与实际情况基本一致。在其它条件不变的情况下,随着油封腰部厚度t的增加,最大接触压力有递增的趋势,且随着油封尺寸的增大,在增加相同大小的腰厚时,最大接触压力增大的幅度将逐渐趋于平缓;最大接触压力随R值的增大而逐渐减小,且R值的改变对于小尺寸油封最大接触压力的影响较大;增大唇部过盈量,最大接触压力也随之而呈递增趋势,同样小尺寸油封递增幅度要大于大尺寸油封。     

The contact pressure distribution during plastic compression of lead spheres

Pressure-sensitive film has been used to examine the form of the contact pressure distribution for lead spheres plastically compressed between hard steel platens. The mean contact pressure attained a maximum value of 0.6–0.7 times the Vickers hardness of the undeformed sphere when the sphere had been deformed to , where a is the contact radius and R is the radius of the undeformed sphere. The form of the pressure distribution changed markedly as the contact area increased in size, with an increasingly larger proportion of the load being supported towards the contact perimeter. The results are compared with theoretical pressure distributions proposed by Matthews [Acta Metall.28, 311–318 (1980)] for contact between spheres. Fair agreement is obtained if the sphere is assumed to deform by power-law creep, which is thought to reflect the observed time-dependent plastic deformation of the lead.     

考虑摩擦的圆柱面切向接触刚度分形模型研究*

为了更准确地计算圆柱面切向接触刚度,本文考虑摩擦因素的影响,在圆柱面分形接触模型的基础上,引入存在摩擦时弹塑性变形的临界面积公式,并利用切向接触刚度的基本理论,推导考虑摩擦的圆柱面切向接触刚度分形模型,并通过Matlab对上述模型进行仿真,研究不同参数(摩擦因数、分形维数、粗糙度幅值 、材料的特性参数、曲率半径)以及接触的形式对切向接触刚度的影响。仿真结果表明：切向接触刚度与法向载荷成正比关系,但随分形维数取值范围的变化分别呈现指数与线性规律。摩擦因数与切向接触刚度成反比关系;材料的特性参数对切向刚度的影响,不仅与分形维数有关,还与自身取值关联;分形维数,粗糙度幅值与切向刚度的关系,受分形维数和材料特性参数的影响呈现正比或反比趋势。另外,内接触比外接触时的切向刚度大;随着曲率半径的变大,切向刚度增加。该研究为后续开展高副结合面动力学分析提供理论 基础。     

静电陀螺仪空心球转子变形分析

提出了基于有限元方法对静电陀螺仪空心球转子离心变形、温度变形、压力变形和综合变形的分析方案,并给出了减少变形的措施。分析结果表明:转子的变形主要是由温度引起的,压力和离心产生的变形相对比较小;离心变形对转子的球形度影响较大,但变形值要比温度引起的变形值约小2个数量级;温度变化对转子的半径变化产生较大影响,但主要影响转子与电极之间的间隙,对转子的球形度几乎没有影响;同样,压力变形对球形度影响较小,对半径影响也较小。因此,在结构设计时将转子半径变化考虑进去,并加以补偿,则对转子半径的影响就可以忽略。可以通过在四个标准大气压和五个标准大气压下将空心球转子研磨成球形,来消除离心变形对转子球形度的影响。结果还表明该方案对空心转子静电陀螺仪转子的研制具有重要的应用价值。     

沟曲率半径系数对柔性轴承应力的影响

采用有限元分析方法,使用ANSYS Workbench建立了柔性轴承的参数化接触模型。对不同沟曲率半径系数的柔性轴承进行静力学接触分析,得到了不同参数的柔性轴承内外圈的变形、应力的分布规律。结果表明:内外圈的最大等效应力和最大径向应力发生在长轴处的钢球与内外滚道接触的区域;内外圈最大等效应力、钢球与沟道的最大接触压力随内外圈沟曲率半径的增加呈线性增大趋势。用该方法能准确得到柔性轴承最大的接触应力,可以用来对柔性轴承进行优化设计。