基于流固耦合的橡胶O形圈老化对密封性能的影响研究

橡胶O形圈在高温受压的环境下易发生老化并产生泄漏,而最大接触压力和永久压缩变形不足以判定密封系统的密封性能。为了更加精准研究橡胶O形圈在高温受压情况下的老化对密封性能的影响,通过实验获取橡胶O形圈老化后的泄漏率和性能数据,构建有限元仿真模型,获取不同老化时间下的密封面接触压力,结合流固耦合模型计算出理论泄漏率。通过对比不同老化时间后的橡胶O形圈的实验泄漏率和密封面接触压力评估其密封性能。对比数值模型得到的结果和实验结果,发现理论模型与实际情况一致性较好,验证了该理论模型可为橡胶O形圈的老化行为分析、预测提供指导。     

SRM长期贮存下橡胶O形圈泄漏分析

使用ABAQUS有限元软件对贮存条件下固体火箭发动机（SRM）橡胶O形密封圈的力学状态和变形情况进行数值模拟分析。通过分析SRM密封结构的泄漏机制,在基于Roth密封理论建立的分子流泄漏模型中引入橡胶老化模型,建立长期贮存条件下橡胶O形圈的泄漏率模型,研究贮存时间、压缩率和法兰表面粗糙度对SRM长期贮存下橡胶O形圈泄漏率的影响。结果表明：SRM在贮存条件下橡胶O形圈的应力呈哑铃状对称分布,在橡胶圈和法兰的上下接触面附近、沟槽右侧壁易出现应力集中;SRM橡胶密封圈的泄漏率随贮存时间的增长而增大,初始泄漏率随时间推移增长较快,但最终趋于稳定;压缩率的增大有利于降低SRM密封结构的泄漏率;在相同的贮存时间内,法兰表面粗糙度越大,橡胶圈的泄漏率越大。     

凸缘边变形对O形圈密封的影响

通过对凸缘边变形和泄漏率的试验,研究了凸缘边变形对O形圈泄漏率的影响。     

典型橡胶O形圈密封结构实验装置的设计与应用

为了开展橡胶O形圈密封结构的老化状态检测研究,结合工程实际,设计一种典型橡胶O形圈密封结构的实验装置,并结合应用实例,解释该实验装置的应用。该实验装置不仅方便开展自由条件和约束条件下的激励实验,而且方便实现橡胶O形圈压缩量、衬套沟槽形状和大小的不同;方便衬套和橡胶O形圈的更换,可以通过更换不同老化程度的橡胶O形圈模拟结构的不同老化状态;方便传感器的布置,可以通过空气增压模拟介质压力,可以保持衬套轴向位置的稳定而不会影响其相对缸筒组件的转动,为研究橡胶O形圈密封结构的老化状态检测奠定了实验基础。     

金属O形环密封结构的泄漏模型研究

基于分形理论的金属垫片泄漏模型,改进了密封面的接触模型,综合考虑了密封面微凸体的完全弹性、第一弹塑性、第二弹塑性和微凸体大小分布的域扩展因子;分析金属O形环密封接触宽度与设计压缩率的关系,推导出金属O形环密封结构的泄漏模型,并进行验证分析。结果表明:压缩率在一定范围内,接触宽度随压缩率的增加而逐渐增加;但当压缩率超过一定值后,O形环发生塌陷,导致接触宽度迅速减小;各压缩率下计算得到的泄漏率与试验结果在同一量级,说明建立的泄漏模型适用于金属O形环密封结构泄漏率的预测。     

橡胶O形圈的检测

机器设备密封性能的好坏 ,是衡量设备质量的重要指标之一。而机械密封的失效 ,又多由橡胶Ｏ形圈引起。我国橡胶密封件工业始于 6 0年代 ,全国目前约有 10 0 0多厂家生产橡胶密封件 ,其中乡镇企业小厂居多。与机械密封产品配套生产的Ｏ形圈存在工艺比较落后 ,检测手段不全等因素 ,产品质量难以得到保证。目前 ,对橡胶Ｏ形圈的质量检测 ,多数厂使用卡尺测内、外径及截面 ,测量误差较大 ,因为Ｏ形圈是柔性材料 ,测量力将使它产生不可忽略的变形 ,这种测量方法不能满足机械密封配件精度要求 ;国外极为重视Ｏ形圈橡胶件成品的质量控制 :普遍采用…     

基于流固耦合的接触式机械密封端面泄漏率的研究

由于没有考虑密封环端面变形的影响,采用经验公式计算接触式机械密封端面的泄漏率存在较大的误差。本文考虑了密封端面泄漏率受密封环端面变形的影响,采用ANSYS和MATLAB软件对密封端面泄漏率进行流固耦合数值求解。研究了密封介质压力pi、密封端面压差Δp、弹簧比压psp和密封端面综合粗糙度σ对接触式机械密封泄漏率Q的影响。通过试验,验证了不同密封介质压力下,密封端面泄漏率数值解的正确性。结果表明,考虑密封环端面变形的数值解比经验公式解更接近测量值。密封端面泄漏率随密封端面综合粗糙度和密封端面压差的增大而加速增大,随介质压力的增大而增大,随弹簧比压的增大而减速增大。本文通过对密封端面泄漏率数值求解,分析泄漏率的影响因素,以期为完善接触式机械密封失效机理起到一定的指导意义。     

双浮动密封橡胶O形圈接触应力分析

针对双浮动密封橡胶O形圈接触过程应力的变化,建立双浮动密封二维轴对称非线性接触模型;利用有限元方法对O形圈进行应力计算,分析O形圈在不同压缩率、不同浮封座和浮动环的斜面角度及不同摩擦因数下的应力变化情况。结果表明:橡胶O形圈各应力最大值随压缩率的增加呈线性增大, O形圈内高应力分布区域随压缩率的增加而增大,并由接触部位附近向其中间位置扩散;摩擦因数对O形圈各应力影响很小,而浮封座和浮动环的斜面角度对O形圈等效应力和接触压力影响较大;随着浮封座斜面角的增加,等效应力总体趋于减小,接触压力先减小后缓慢增加,而剪切应力整体变化较小;随着浮动环斜面角的增加,等效应力、接触压力呈递增趋势,剪切应力曲线上下波动,但整体变化不明显。确定双浮动密封浮封座和浮动环斜面角度最优值,为双浮动密封结构设计提供了指导。     

聚四氟乙烯包复橡胶O形圈制造技术

阐述了用机械加工方法制造聚四氟乙烯包复橡胶Ｏ形圈的工艺过程、产品性能试验；介绍了该Ｏ形圈在机械密封中的应用效果。     

流体密封橡胶圈密封性能分析

对通用的O形橡胶密封圈结构进行简化,采用罚函数接触单元法,对其中的关键密封元件O形橡胶密封圈采用超弹性单元建立了包含接触的非线性模型,并运用通用大型有限元分析软件ANSYS对其进行了求解。对于不同变形情况下的压缩量,以及压缩后施加侧压后的应力进行了分析。同时还对照计算了O形圈接触界面摩擦因数不同情况下的变形及扭转。结果表明,所采用的方法能够预测O形圈压缩中的变形和应力等特征参数,增加对O形密封圈密封性能的了解,并对同类密封结构设计有一定的指导意义。     

基于有限元的电液舵机O形圈密封多参数耦合优化

某型号弹载电液舵机采用O形圈密封,其工作可靠性和使用寿命与O形圈密封性能密切相关。为了探究压缩率、槽口圆角和密封间隙在耦合条件下对其密封性能的影响,建立了二维有限元模型,施加了流体压力载荷,研究了压缩量、槽口圆角和密封间隙等参数对O形圈在承载时的等效应力和接触应力的影响,为密封结构的优化提供了理论依据。     

往复运动橡胶O形密封圈密封机制及其特性的研究

通过对O形橡胶圈在往复运动中密封机制及其特性研究,探讨影响密封性能和使用寿命的重要因素,分析密封失效原因,为指导科学合理设计和正确使用O形橡胶圈密封提供参考。     

橡胶O形密封圈研究发展综述

橡胶O形圈的应用非常广泛,该文着重阐述了O形圈在航空航天领域的发展。从理论预测到现代的数值解法,密封圈的接触压力等参数的计算精度逐渐提高。橡胶材料属于高分子材料,有很强的非线性,在高分子领域,橡胶材料模型的描述仍然是个难题;橡胶材料经过一定的工艺加工成O形圈,其机械性能的研究更加复杂。国内外学者用试验、模拟等方法对橡胶O形圈的性能进行了研究,取得了很多成果。     

橡胶O形密封圈最大接触压力数值分析

以O形圈为研究对象,利用有限元模拟软件ANSYS对O形圈的材料特性以及预紧时的压缩率进行了模拟研究,得出了不同材质O形圈在不同压缩率下的最大初始接触压力和其分布规律。并且通过对数据的处理得到了一般情况下求解初始最大接触压力的数学表达式。     

螺旋槽机械密封摩擦副界面流固耦合分析

基于建立的三维螺旋槽机械密封摩擦副界面的流、固有限元模型,数值模拟了动静环端面间的流体膜,得到液膜的压力分布规律,结果显示压力呈非线性分布;然后将得到的压力值作为边界条件之一导入到动环端面的静力学分析中,利用两者接触面间的自动迭代计算实现单向弱流固耦合分析,结果表明:最大变形发生在动环端面螺旋槽处,而最大应力发生在螺旋槽顶端;并进一步研究了动环的转速以及介质压力和粘度对最大变形和最大应力的影响规律,为密封性能的优化提供了有益的参考。     

一种基于等效平行间隙的静密封漏率预测方法

工程中由于密封件形状多样化和表面接触压力复杂多变,现有分析方法难以快速对密封性能进行定量分析。提出一种将密封接触压力引起的粗糙表面泄漏间隙变化等效为平行泄漏间隙,进而采用可压缩雷诺方程进行漏率计算的方法。该方法可快速计算各种工况下的密封性能。通过设计测量漏率实验,标定出接触压力和泄漏间隙的关系。基于该关系,将由有限元模型计算得到的密封接触压力分布转变为等效平行泄漏间隙分布,进而通过雷诺方程计算出密封界面的漏率。通过D形截面垫片验证漏率预测方法的准确性,实验验证表明,该方法能够快速准确计算出不均匀密封接触压力表面的漏率。     

Fluid-solid interaction model for hydraulic reciprocating O-ring seals

Elastohydrodynamic lubrication characteristics of hydraulic reciprocating seals have significant effects on sealing and tribology performances of hydraulic actuators,especially in high parameter hydraulic systems.Only elastic deformations of hydraulic reciprocating seals were discussed,and hydrodynamic effects were neglected in many studies.The physical process of the fluid-solid interaction effect did not be clearly presented in the existing fluid-solid interaction models for hydraulic reciprocating O-ring seals,and few of these models had been simultaneously validated through experiments.By exploring the physical process of the fluid-solid interaction effect of the hydraulic reciprocating O-ring seal,a numerical fluid-solid interaction model consisting of fluid lubrication,contact mechanics,asperity contact and elastic deformation analyses is constructed with an iterative procedure.With the SRV friction and wear tester,the experiments are performed to investigate the elastohydrodynamic lubrication characteristics of the O-ring seal.The regularity of the friction coefficient varying with the speed of reciprocating motion is obtained in the mixed lubrication condition.The experimental result is used to validate the fluid-solid interaction model.Based on the model,The elastohydrodynamic lubrication characteristics of the hydraulic reciprocating O-ring seal are presented respectively in the dry friction,mixed lubrication and full film lubrication conditions,including of the contact pressure,film thickness,friction coefficient,liquid film pressure and viscous shear stress in the sealing zone.The proposed numerical fluid-solid interaction model can be effectively used to analyze the operation characteristics of the hydraulic reciprocating O-ring seal,and can also be widely used to study other hydraulic reciprocating seals.