电液锤活塞密封窜漏的原因分析及改进

电液锤液气缸活塞密封采用由PTFE制造的格莱圈密封，在使用中液压油会窜入气腔，导致气体压力升高。分析了发生窜漏的两种原因：流过密封环的液膜在气腔积聚和收锤造成的压力冲击使得缸体膨胀，密封失效，并提出了在格莱圈后安装Yx圈的改进措施。     

水下环境下不同密封结构形式性能分析

为选择合理的水下装备密封结构形式,对格莱圈、O形圈、X形圈组合和矩形圈在水下环境下的密封性能进行分析。采用ABAQUS软件分别建立4种密封结构的有限元分析模型,研究4种密封结构在预压缩阶段、变压缩率和变外界压力下的等效应力、接触应力和剪切应力变化规律,对比分析4种密封结构的密封性能。研究结果表明：相同的初始压缩率下,矩形圈最大等效应力最大,然后依次是X形圈组合、格莱圈、O形圈,矩形圈最大接触应力和最大剪切应力最大,然后依次是X形圈组合、O形圈、格莱圈,矩形圈在初始压缩阶段具有更好的密封性能;随着初始压缩率和外界压力的增大,格莱圈、O形圈、X形圈组合和矩形圈的最大等效应力、接触应力、剪切应力随之增大,其中矩形圈和X形圈组合的应力增长率较高。矩形圈和X形圈组合在密封能力方面较优,但其等效应力和剪切应力水平过高,容易诱发密封失效;格莱圈和O形圈虽然在密封能力方面不如矩形圈和X形圈组合,但其最大等效应力和最大剪切力较小,故其用作密封时寿命更长。     

格莱圈动密封性能分析及密封参数优化*

针对伺服液压缸活塞中使用的格莱圈组合密封形式,利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立其二维轴对称有限元模型,研究格莱圈在不同密封参数(O形圈预压缩率、矩形滑环的厚度、O形圈的材料硬度)下对其动密封性能的影响。结果表明:在矩形滑环的中间区域,主密封面上最大接触压力随着O形圈预压缩率和O形圈材料硬度的增加而增大,随着矩形滑环厚度的增加而减小;启动摩擦力随着O形圈预压缩率和O形圈材料硬度的增大而增大,随着矩形滑环厚度的增大而减小。基于响应曲面法,以最大接触压力和最小启动摩擦力为优化目标,对格莱圈的密封参数进行优化设计。优化后最大接触压力增大,启动摩擦力减少,提高了格莱圈的密封性能。     

振动对格莱圈密封性能的影响

硬岩掘进机(TBM)工作环境复杂且常伴随着强振动问题,在TBM工作过程中,推进液压缸经常出现内泄漏,主要原因是振动减弱了液压缸密封圈的密封能力。首先建立在基础振动作用下的液压缸间隙波动数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真分析不同基础振动参数下间隙波动规律,再通过ABAQUS软件建立格莱圈的二维轴对称模型,研究间隙波动幅值、间隙波动频率对格莱圈密封性能的影响。研究结果表明:格莱圈密封能力随着基础振动幅值的增大而减弱;基础振动频率小于30 Hz,大于60Hz范围内,格莱圈密封能力随着频率的增大而减弱;基础振动频率在30-60Hz之间时,频率的变化对格莱圈密封性能影响不大。     

基于Abaqus/CAE的格莱圈参数化建模及密封性能分析

该文对Abaqus/CAE进行了内核脚本及GUI的二次程序开发,通过开发内核脚本程序,建立友好的图形用户界面,创建格莱圈的建模与数值计算专用模块,实现格莱圈密封的参数化建模、分析计算、访问结果数据库等功能。通过该二次开发计算模块,对格莱圈的密封性能进行计算分析,结果表明:介质压力作用下,格莱圈最大接触应力一般均大于介质压力,满足密封条件;因格莱圈不易发生挤隙现象,且滑动面摩擦力小,具有良好的动密封性。     

自调式密封

自调式密封是当液压力增加时,能使装有该密封的活塞对缸体壁的摩擦力不增加的一种新的密封。若采用普通的O形密封圈,则随着液压力的增加O形圈变形增大,对缸体壁的接触压力也增大,使运动副的摩擦阻力随之增大。摩擦阻力过大,不仅造成活塞运动的非线性,而且容易咬损O形圈。本文对自调式密封装置的原理、结构和实验等作些简要介绍。 1 结构和原理自调式密封的结构如图1a所示,O形圈低压侧挡圈的上部为三角形,下部为矩形。当     

宽温域下电静液作动器的液压缸活塞格莱圈动密封性能分析

为了分析宽温域下电静液作动器的液压缸活塞格莱圈密封性能,基于流体动压润滑理论,建立了考虑油液黏温特性的最大启动压力和泄漏流量的数学模型。利用有限元软件ABAQUS计算得到活塞密封接触面间的接触压力,通过逆解法求解一维雷诺方程得到密封接触面间的油膜厚度,从而定量计算出密封结构单行程的最大启动压力和泄漏流量,并分析了介质压力和温度对最大启动压力和泄漏量的影响。仿真结果表明,介质压力升高会导致活塞动密封有效工作的温域变窄,最大启动压力降低,泄漏流量增大;温度每增加20 ℃,泄漏流量降低量不低于25%,最大启动压力降低量不低于15%,即温度适当升高有利于降低最大启动压力和泄漏流量,但过高的温度将增加格莱圈失效的风险。     

基于质子交换膜的气动软体驱动器的自密封结构

对于现有的基于质子交换膜的气动软体驱动器,其密封结构是通过软体结构与质子交换膜直接粘接形成的,承受的工作压力较低,从而限制了软体驱动器的性能。为提高基于质子交换膜的气动软体驱动器的工作压力,设计一种利用气动软体驱动器的气腔内压实现密封的自密封结构。通过有限元分析法,分析自密封结构的密封特性以及关键结构参数如斜面倾角、密封圈结构顶面宽度及气腔内侧壁厚度对密封性能的影响。结果发现：增大密封圈结构斜面倾角和顶面宽度,以及降低气腔内侧壁厚度,均能提高自密封结构的密封能力;相较于斜面倾角和气腔内侧壁厚度,改变密封圈顶面宽度能够更显著提高自密封结构的密封能力。结合有限元仿真分析的结果,通过实验测试自密封结构的密封性能。结果表明：采用该自密封结构的基于质子交换膜的气动软体驱动器工作压力更高,变形能力和负载能力更强;而且自密封结构通过密封失效能够对软体驱动器的结构起到过压保护作用。     

水下船体表面清刷机器人密封的设计

水下船体表面清刷机器人伺服电机输出轴可供密封用的轴向尺寸不足4mm,采用常规的动密封方式难以进行密封。根据机器人水下作业环境的要求,对机器人的密封结构和密封方式进行了分析和设计。通过对水下船体表面清刷机器人的静、动密封试验,以及机器人的实际应用结果表明水下船体表面清刷机器人静密封采用O形圈,动密封采用旋转格莱圈和优质毛毡,密封设计合理可用;在伺服电机输出轴上加轴套,既起到了联接的作用,又为密封创造了条件,较好地解决了电机输出轴轴向尺寸小导致的密封难的问题,是一种较好的动密封装置。     

旋转搅拌轴密封装置的设计

选用旋转格莱圈作为搅拌轴的密封元件,密封装置结构简单,装卸方便,能满足生产工艺和安全规范的要求,经过长期的生产实际使用,密封效果良好,已推广应用到类似的旋转搅拌轴密封装置中。     

液压缸活塞杆密封泄漏原因分析与措施

从活塞杆密封结构和受力着手分析液压缸活塞杆密封失效的实例,找出密封型式不当是液压缸活塞杆密封泄漏的主因;液压油夹带气体,则加速了密封的失效。     

基于海洋环境的水下液压系统密封技术研究

水下液压系统没有在水下作业设备中得到广泛应用,主要原因是在海水环境的液压元件与常规液压元件相比,无论是在材料选择、设计方法上,还是在结构原理、加工要求上都有较大差别,这是因为海水的自身压力对液压系统的渗透改变了传统的密封与润滑观念。而通过采取密封措施和压力补偿后,以液压油为工作介质的水下液压系统可以在不同海水深度下作业。介绍了基于海洋环境的水下液压系统密封技术。     

一种液压缸串联式组合密封及流场分析

针对液压缸传统的活塞密封,如接触密封、间隙密封存在的不足,将接触密封与间隙密封沿活塞轴向有机集成,提出一种新型串联式组合密封结构。建立该结构的数值分析模型,通过数值仿真获得流场压力分布、密封圈变形与内泄漏特性,以及结构参数对密封性能的影响规律。结果表明：在进出口压力相同的情况下,相比于接触密封,组合密封的内部结构中压力损失更大,密封圈受到的压力和冲击更小,有利于减少密封件变形;组合密封结构中端部的间隙密封对油液实施了阻滞,使中间的密封圈承受的油液冲击和压力变弱,因而密封圈变形更小;组合密封的多级密封结构能更好地屏蔽泄漏,提升密封性能;组合密封内泄漏受间隙密封长度、密封间隙和油液压力的影响,增大间隙密封长度、减小密封间隙和油液压力,可减少泄漏量。内泄漏物理实验进一步表明,该组合密封能有效减少内泄漏量,提高密封性能,且在密封圈出现损伤故障时,仍能在很大程度上抑制或减少内泄漏,提高密封效果与可靠性。     

液压系统中往复运动密封机制分析

针对唇型往复运动密封模型,提出一种分析往复运动密封在液压缸内外行程中油膜压力和温度分布的方法。采用有限差分法求解压力,采用逐列扫描技术计算温度。研究内外冲程中相对滑动速度和密封截面形状对密封机制的影响。结果表明:相对滑动速度越大,密封的动压效应越明显,油膜温度越高,且温度波动最大的区域位于最小膜厚处;刃倾角α、β取值及边界条件同时影响密封间隙的压力分布。     

航空液压作动器O形圈静密封性能及可靠性有限元分析

利用ANSYS Workbench软件建立了一个航空液压作动器O形圈静密封数值仿真模型,研究了O形圈在不同压合量、油液压力、温度等条件下的接触压力分布和Mises应力分布,以此得到压合量、油液压力、温度等因素对O形圈静密封性能和使用寿命的影响。结果表明：随压合量、油液压力的增大或者温度的升高,O形圈的最大接触压力和最大Mises应力都增大,密封性能良好但是使用寿命下降。计算了各压合量和油液压力下O形圈的有效密封宽度,并利用有效密封宽度来评价O形圈静密封的可靠性。     

涡旋压缩机工作腔润滑油密封的实验研究

为了将卧式涡旋压缩机工作腔内的润滑油定量地控制在最佳的范围内,采用在动涡旋盘与支架体间加装润滑油密封结构,通过调节密封比压等参数的大小,准确地控制了从曲轴箱漏入工作腔的润滑油量。并通过实验得出了工作腔内润滑油量与密封比压、相对运动速度、润滑油粘度和气体压缩比等参数间的变化关系。结果表明:该密封结构不但精确地控制了工作腔内的润滑油量,既保证了动静涡旋齿摩擦副的润滑又节省了润滑油的消耗,而且减小了背压腔气体向吸气口的泄漏。     

液黏离合器旋转动密封泄漏特性试验研究

为探究并改善液黏离合器旋转动密封的泄漏特性，采用Tr1-6Kr-22A变速试验台开展其密封性能试验，对比分析操作参数和结构参数对各个泄漏通道泄漏量的影响规律。结果表明：操纵油泄漏量整体偏大，润滑油泄漏通道受压力影响最小；随着操纵油压力的增加，各泄漏通道泄漏量亦随之上升，但高压工况下泄漏量增势平缓；各泄漏通道泄漏量与转速存在正相关关系，但油压对密封泄漏量影响较转速更为明显；密封环带宽度对泄漏量影响较大，较宽的密封环带可有效降低密封总体泄漏量；采用较宽密封环带的试验工装各个通道泄漏量最小，且受操作参数影响较小，适用于压力波动较大的场合，而在转速波动较大时密封泄漏量出现阶跃特性。     

Transient EHL analysis of an elastomeric hydraulic seal

Recent steady-state numerical analyses of reciprocating hydraulic rod seals have revealed many important details about the operation of such seals, including the fact that they generally operate with mixed lubrication in the sealing interface. However, these seals frequently operate under transient conditions, with the rod speed and sealed pressure undergoing cyclic variations with time. In the present study, a transient numerical model has been developed to take account of the varying rod speed. The model consists of a fluid mechanics analysis of the lubricating film of hydraulic fluid, a contact mechanics analysis of the contacting asperities on the seal lip and a structural analysis of the seal deformations. The fluid mechanics analysis consists of a finite volume solution of the Reynolds equation using a mass-conserving algorithm, which accounts for possible cavitation. The contact mechanics analysis utilizes the Greenwood–Williamson model. The structural analysis consists of a finite element analysis. Typical results are presented for an injection molding application. Of greatest importance is the net leakage per cycle. Also presented are the cyclic histories of such performance characteristics as the lubricating film thickness, contact pressure and fluid pressure distributions, the friction force on the rod and the instantaneous flow rate.     

关于对油缸活塞杆动密封外泄漏的设计改进

该文通过理论计算,借助仿真分析和台架实验与整机实验,对某机型工程机械油缸外泄漏的失效原因进行分析,认识到在杆密封方案选型合理及工艺加工符合图纸要求的前提下,油液从杆动密封处外泄漏的原因除了油液里面的杂质损坏杆动密封之外,杆动密封处的外泄漏一般是以“油环”状形式间歇的向外泄漏。通过在静止状态下对油缸杆串联动密封各密封圈间的压力测试及在往复运动过程中对油缸串联杆密封各密封圈间收集的油膜油液“泵回吸”回油缸内腔的动态分析。得出除了杂质导致油液外泄外,合理设置各密封圈与活塞杆之间的间隙S和密封圈唇口前间隙为S的相对表面长度L,是降低油缸杆密封外泄漏的关键核心因子。     

某冷轧设备支撑辊轴承密封系统的改造

通过对某冷轧设备支撑辊轴承密封系统失效原因的分析,提出一种由防尘防垢密封、金属迷宫密封、骨架水封和骨架油封构成的组合密封方案,其中防尘防垢密封可防止外部乳化液、冷却水进入支撑辊;骨架水封与支撑环起到封油和防水、防切削液等进入的作用;骨架油封可有效防止密封内部油液的泄漏。改造后的密封系统密封效果良好,使用寿命大大延长。