基于田口方法的中低压油封稳健性设计

考虑到目前压力油封理论研究较少,本文基于有限元法建立了油封的二维轴对称接触分析模型,采用田口方法,在中低压工况下研究了油封的几个关键设计参数对其接触特性及稳定性的影响。结果表明:缩减油封腰长,增大腰厚,降低过盈量或增大大气侧夹角均可有效缩小接触宽度、提高密封区域稳定性;增大油封腰部厚度,降低过盈量,加大弹簧槽与唇口的距离,减小弹簧劲度系数皆能有效降低油封径向力、减小径向力的波动。通过合理设计油封唇部结构,可提高油封耐压性,使油封在压力场合中更稳定、可靠运行。     

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。     

基于响应曲面法的油封结构参数优化设计

利用有限元分析软件ABAQUS建立旋转轴唇形油封的二维轴对称模型,并分析接触宽度、前后唇角、过盈量以及腰厚等结构参数对油封密封性能的影响。研究结果表明:在研究的结构参数范围内,油封的接触压力分布均满足密封要求;且油封唇口最大接触压力随接触宽度值、前唇角和过盈量的增大而减小,随油封腰部厚度的增加而增大,随后唇角的增大先出现明显增大进而趋于平缓。基于响应曲面法以获得油封面最大接触压力作为优化目标,对旋转轴唇形油封的结构参数进行优化设计,得到最佳的优化组合方案。     

主减速器油封密封性能的有限元分析

目前,国外汽车行业广泛采用CAD／CAE／CAM技术进行汽车前后桥的优化设计,这大大缩短了产品开发周期和制造周期,提高了产品的质量,降低了生产成本。以某公司主导产品140主减速器油封渗漏油为研究对象,其主要研究内容如下：基于ANSYS软件,针对油封的具体结构,详细分析了创建油封有限元模型的具体建模方案与步骤;根据油封有限元模型,在静态下对影响油封唇口接触压力大小及分布的因素进行分析;分析计算了油封唇口接触宽度、过盈量、腰部厚度以及油封后唇角大小对油封唇口接触压力大小及分布的影响。     

油封唇口静态接触特性的有限元分析

为研究油封唇口和轴表面的静态接触特性,利用Ansys有限元分析软件建立油封二维轴对称有限元模型,获得油封唇口的应力和变形,分析安装过盈量、橡胶弹性模量和油封内径对密封唇口接触压力、接触宽度和径向力等接触特性参数的影响。结果表明,随着安装过盈量增加,唇口接触压力的非对称分布特点越显著,最大接触压力先增加后减少,接触宽度先缓慢增加后快速增加,径向力呈近似线性增加的变化规律;过盈量一定时,随着橡胶弹性模量提高,唇口接触特性参数增大;随着油封内径增大,唇口接触特性参数减小。     

基于ABAQUS的油封密封性能研究

利用ABAQUS有限元分析软件模拟和分析旋转轴唇形油封在静态和动态2种状态下的密封性能。通过轴向推动建模方法,建立静态条件下油封的二维有限元模型,并分别对有无弹簧2种情况下的过盈量、弹簧劲度系数及理论接触宽度对油封静态密封指标接触压力和接触宽度的影响进行分析。在动态条件下建立油封的三维有限元模型,并分析旋转轴转速和唇口与轴之间的摩擦因数对油封摩擦力和摩擦扭矩的影响。分析结果表明,过盈量相同的情况下,带弹簧的油封密封性能高于不带弹簧的油封,且油封的密封性能随弹簧劲度系数的增加而提高,随理论接触宽度的增大而降低;密封的摩擦扭矩随摩擦因数的增加而增大,但轴的转速变化对其影响不大。     

旋转唇形油封密封性能的有限元分析

利用有限元分析软件建立了旋转唇形油封的二维轴对称模型,分析了过盈量、弹簧劲度系数、空气侧唇角3种重要参数对油封接触宽度和唇口接触压力分布的影响,并用理论分析的方法估算出泵汲率和生热量。结果表明:随过盈量的增大,生热量几乎呈直线增加,泵汲率也不断增加,但其增速逐渐变缓;随弹簧劲度系数的增加,生热量不断增加,泵汲率变化不大;随空气侧唇角的增加,油封的泵汲率不断减少;随轴转速增加,油封的泵汲率和生热量均快速增加。     

安装过盈量和水压对唇形密封圈密封性能的影响研究

针对密封圈存在因接触压力过小和温度过高产生的失效问题,利用有限元软件,建立带V型板弹簧的唇形密封三维轴对称有限元模型,分析水压与安装过盈量对唇形密封圈密封性能的影响。结果表明：唇口接触宽度、最大接触压力和唇口温度都随安装过盈量的增大而增大,在相同的安装条件下,有弹簧比无弹簧的条件下唇口接触宽度、最大接触压力和最高温度更大;随着水压的增大,最大接触压力增大,受压侧比非受压侧受水压影响更大,接触压力的最大值出现在唇口尖端处。     

往复式骨架油封温度场的动态分析

针对往复式骨架油封因温度过高,造成唇口损伤的问题,采用ABAQUS软件模拟往复式骨架油封唇口温度分布,并研究过盈量、流体压力、往复速度和摩擦因数对往复式骨架油封唇口处的温度影响,依据所选橡胶材料的适用温度范围并对照分析结果,得出过盈量、流体压力、往复速度和摩擦因数的合理取值区间。结果表明:过盈量、流体压力、往复速度和摩擦因数的增加,会使往复式骨架油封唇口处的温度升高,进而影响往复式骨架油封的密封性能;往复速度与运行时间共同作用,使唇口处的温度在某一速度附近出现骤升现象;与内行程相比,过盈量、流体压力、往复速度和摩擦因数对外行程中唇口处的温度影响更大,使唇口处的温度具有更大增幅以及更高的温度值,这表明因温度过高造成唇口损伤的现象更易发生在外行程。     

基于正交试验的油封唇口结构参数研究

为研究油封唇口结构参数对接触压力大小及分布的影响,以规格为φ35 mm×φ20mm×7 mm的内包骨架油封为对象,采用有限元ANSYS软件模拟油封与轴的接触获得唇口接触压力;基于正交试验法的原理,研究前唇角α、后唇角β、弹簧偏移量r、弹簧刚度k和过盈量δ等结构参数对唇口接触压力的影响。极差分析结果表明,唇口参数影响最大接触压力位置和径向力的主次顺序分别是:δβαkr,δkrβα;并获得了唇口参数以最大接触压力位置接近0.7和最小径向力为目标的最优水平组合。     

PTFE油封技术发展趋势

介绍聚四氟乙烯油封的研究发展过程以及目前国内外材料和结构的研究现状,展望聚四氟乙烯油封的发展趋势,指出PTFE油封总体技术方案应从流体动力学分析、油封结构深层次研发、油封唇口材料的深层次应用及油封台架试验验证方面入手,针对改善高转速下油封的跟随性、高温下唇口过盈力的保持及降低高线速度下唇口磨损方面进行重点技术研究,通过对油封腰部韧性、唇口回复性及油封润滑状态等方面的控制,来保证产品达到使用要求的性能与寿命。     

发动机曲轴油封结构参数对唇口接触性能的影响

为研究结构参数对发动机曲轴无簧油封唇口接触性能的影响,利用ANSYS软件建立了油封的轴对称有限元分析模型,计算分析了油封唇口腰厚、腰长、空气侧角度、圆角半径和过盈量等结构参数对唇口径向力和接触宽度的影响,结果表明:径向力随腰厚、唇口圆角半径和过盈量的增加分别呈非线性和近似线性增加,随腰长的增加而非线性减小,随空气侧角度的增加而呈先快速减小后缓慢增加的变化趋势;接触宽度随腰厚、唇口圆角半径和过盈量的增加呈非线性增加,随腰长和空气侧角度的增加而非线性减小。     

发电机深沟球轴承密封件的研制

通过对密封件过盈量、腰部厚度、唇口角度、外径过盈量等参数的优化,给出了这些参数的最佳取值范围,并通过试验证明了其密封性能良好.     

高速脂润滑滚动轴承密封结构优化与漏脂试验*

针对高速脂润滑滚动轴承密封过早失效的问题,建立油封的热-应力耦合有限元模型,研究油封主要参数和轴承工况参数对油封唇口的最高温度和最大接触应力的影响规律,对油封结构参数进行优化,利用强化温升漏脂试验台进行试验验证。结果表明：高速脂润滑滚动轴承油封密封性能的研究应该考虑温度的影响;唇口的最高温度随轴向过盈量、橡胶材料硬度、密封面摩擦因数、轴承转速和轴承腔内温度的增大而增大;最大接触应力随轴向过盈量和橡胶材料硬度的增大而增大,随密封面摩擦因数、轴承转速和轴承腔内温度的增大变化不大;密封结构优化后,平均漏脂率下降了56.7%,平均温升下降了54.3%。     

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。     

双唇型油封的密封性能及其结构优化

利用有限元分析软件模拟分析双唇油封主唇区域的静态接触压力分布,并与单唇油封的静态接触压力进行比较;同时分析双唇油封安装后副唇的位移和变形。结果表明:油封的腰部结构不同导致双唇油封主唇区域密封效果低于单唇油封;副唇的位移和变形导致在实际运行中副唇与旋转轴存在空隙,影响防尘效果。为改善双唇油封的性能,提出采用渐进式腰部结构代替原弓形腰部结构和采用较长的防尘唇的双唇型油封结构优化方案。结果表明:采用渐进式腰部结构的双唇油封的主唇口接触压力曲线更接近单唇油封,密封效果优于普通双唇油封;采用较长的防尘唇,且安装时使防尘唇与旋转轴之间具有一定的过盈量,可以使防尘唇在油封装配变形后仍保持与旋转轴接触,减少了防尘唇唇尖与旋转轴之间的空隙,能够有效地提升防尘效果。     

汽车用PTFE油封唇口温升特性的模型辨识

提出了汽车用聚四氟乙烯油封 (以下简称 PTFE油封 )的唇口温升特性关于转速、油温、轴径、轴的偏心距、油封过盈量的试验模型 ,应用非线性回归辨识方法辨识各个模型参数并进行了实例分析 ,最后给出了 PTFE油封唇口温升特性工程应用模型 ,通过对油封运行的试验数据和油封性能的分析 ,证明了模型的有效性     

往复式骨架油封压力场的动态分析

针对往复式骨架油封的损坏与泄漏问题,通过合理假设、部位简化以及等效力模拟等方式,采用控制变量法,在ABAQUS中,建立往复式骨架油封的有限元模型,分析过盈量、往复速度、摩擦因数及流体压力对往复式骨架油封密封性能的影响。通过分析发现:过盈量的增加,会导致等效应力的增大,进而使往复式骨架油封唇口部位损伤增大,影响密封性能;往复速度的增大,使进出行程的等效应力都增大,但总体来说,进行程的等效应力大于出行程的等效应力;摩擦因数的增大,使等效应力与接触压力均增大,但前者增长趋势比后者更加明显;流体压力的增大,导致等效应力和接触压力均增大,但是出行程的变化趋势相较于进行程的更加明显。     

油封唇口温度变化对密封性能的影响

基于流量因子统计学方法建立油封唇口的混合流体润滑模型,耦合油封的能量守恒方程及黏温方程,通过迭代求解获得油封唇口的温度分布、不同转速下油封唇口的最高温度及温差变化情况;对比分析考虑和不考虑温差情况下油封各项密封性能。结果表明:随着转速的增大,唇口最高温度线性递增,而唇口温差先增大后减小;油封工作时,唇口区域的温度先迅速升高后下降,越靠近唇尖的位置温度越高;与不考虑温度的情况比较,考虑温度变化的影响时密封区域的油膜厚度减小,油膜承载力下降,不利于密封。     

往复式密封件泵汲率及生热量研究

利用有限元软件建立往复式密封件模型,模拟不同劲度系数下密封件内径的变化,研究弹簧劲度系数、过盈量以及往复速度对密封件密封性能的影响,利用流体动力学计算泵汲率和生热量,利用生热量模拟橡胶温度场的变化。结果表明:簧后内径与劲度系数有着近似线性的关系;随着过盈量的增加,内行程油膜厚度增加,外行程油膜厚几乎不变,导致泵汲率增大,并且生热量随着过盈量的增加而增加,唇口温度随之增加;随着往复速度的增加,密封件的泵汲率及生热量都增加。