O形橡胶密封圈静密封应力分析及密封性能研究

结合某液压缸采用O形橡胶密封圈实现低压静密封的实例，建立了大直径O形橡胶密封圈与密封副接触的非线性有限元分析模型，得出了其在安装和使用中的等效VonMises应力和接触正应力分布，据此，对O形橡胶密封圈的力学与密封性能进行了分析，并给出了合理选择O形橡胶密封圈拉伸量与压缩率的理论分析。     

基于断裂力学的DAS组合密封圈疲劳寿命预测

基于断裂力学理论,推导撕裂能与疲劳裂纹扩展速率间的函数关系式,将复杂的多方向应力转化为单轴等效应力,建立丁腈橡胶疲劳寿命预测模型。选用Mooney-Rivlin本构模型来表征丁腈橡胶超弹性力学行为,在简化DAS组合密封圈结构后建立有限元模型,并通过计算应力分布确定危险单元位置。通过拟合拉伸试验数据得出应力应变关系,采用数值分析方法计算撕裂能变化量,并预测裂纹萌生位置与疲劳寿命。结果表明,DAS组合密封圈的危险单元位置在密封圈接近右侧密封槽倒角处。仿真软件预测的危险单元位置和疲劳寿命与理论计算结果一致,验证理论计算结果的正确性。     

O形旋转密封圈的密封性能有限元分析

利用有限元软件ABAQUS建立了摆动液压油缸O形旋转密封圈的二维轴对称模型,分析计算了旋转轴直径、O形圈截面直径、O形圈内圆周向压缩率等结构参数对密封面最大接触压力和范·米塞斯(Von Mises)应力的影响。结果表明:介质压力为0时,旋转轴直径、O形圈截面直径对范·米塞斯(Von Mises)应力和密封面最大接触压力影响较大;O形圈内圆周向压缩率对Von Mises应力影响较大;在介质压力下,旋转轴直径、O形圈截面直径分别对Von Mises应力及最大接触压力的影响都不大,O形圈内圆周向压缩率主要是为了避免橡胶的焦耳效应;分析结果验证了长期使用的设计经验。     

密封结构对橡胶密封圈压缩率的有限元分析

利用有限元分析软件AWE,针对不同的板厚和螺栓连接间距建立了密封结构的有限元模型,分别分析计算了最大Von Mises应力和最大变形,从而折算为对橡胶密封圈压缩率的影响。该分析结果经过淋雨试验验证可行,为密封结构的设计、合理安装和使用提供了理论依据。     

沟槽形状对O形橡胶密封圈密封性能的影响

为了研究沟槽形状对O形橡胶密封圈密封性能的影响,利用有限元分析软件ANSYS对装配在燕尾沟槽中的O形橡胶密封圈进行建模,分析其在不同压缩率和介质压力下的变形与受力情况,获得对应的最大Von Mises应力、最大剪切应力、最大接触压力的分布情况,并与矩形槽的情况进行对比。结果表明:在不同压缩率和不同介质压力时,O形密封圈与燕尾沟槽配合使用时的最大Von Mises应力、最大接触压力均大于与矩形槽配合使用时,特别是在介质压力较高时,说明与燕尾沟槽配合使用时O形密封圈密封效果更好。     

组合式弹性片金属密封环密封特性有限元分析

利用ANSYS Workbench软件建立组合式弹性片金属密封环有限元模型,分析密封环初始压缩量、工作压力等对密封环最大Von Mises应力、接触应力大小及接触部位压力分布的影响。研究表明:组合式弹性片金属密封在不受工作压力情况下,顶块与封严片之间并不是完全接触的,不能起到密封效果,但在工作条件下,在一定的预压缩量下其顶块与封严片之间完全接触,满足密封要求;适当增加预压缩量可以提高密封环密封性能,但同时其所受的最大Von Mises应力也增大,当最大Von Mises应力大于材料的屈服极限时密封环会失效。通过计算得到弹性片的安全工作夹角范围,为组合式弹性片金属密封环的设计、安装及使用提供依据。     

基于数值模拟的矩形密封圈参数化分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立二维轴对称模型,对静密封中矩形密封圈与O形密封圈的密封性能进行了对比,分析了矩形密封圈压缩率、材料硬度、截面长宽比和倒角尺寸对矩形密封圈的变形、接触压力和Mises应力的影响。结果表明:在静密封中,矩形密封圈的密封性能优于O形密封圈的密封性能;压缩率越大,密封性能越好;材料硬度是影响密封性能的重要因素;截面长宽比对密封性能影响最小;倒角尺寸越小对最大Mises应力和最大接触压力影响越明显;矩形密封圈的接触压力分布均匀,更适合静密封结构。     

加氢枪用滑环式组合密封圈密封性能研究

本文提出一种加氢枪用滑环式组合密封圈,工作压力达70MPa,由PEEK材料的滑环和氟橡胶的O形圈组成.模拟分析了密封圈的静密封机理及介质压力的影响.测试了密封圈的静密封和动密封性能.结果 表明:滑环与活塞杆的接触压力,及滑环与O形圈的接触压力,随介质压力呈线性变化,前者斜率大于后者.最大Von Mises应力分布在滑环...     

O形密封圈偏心情况下接触应力仿真研究

研究O形密封圈在偏心情况下采用二维模型计算接触应力结果的准确度。通过利用有限元分析软件ABAQUS对O形圈的偏心情况进行二维和三维数值仿真分析,针对不同O形圈直径在不同偏心量的情况下分别进行接触应力的二维和三维计算与对比。结果表明：在O形密封圈偏心的情况下,与三维模型相比,二维模型计算的接触应力在最大压缩量处往往偏大,在最小压缩量处往往偏小,且偏心量的增大和O形圈直径的减小均导致二维模型的计算误差增大。对二维模型接触应力计算误差随偏心量和O形圈直径的变化曲线分别进行拟合,得到二维模型接触应力计算误差的预测公式,可用于O形圈二维模型接触应力预测值的修正。     

砼密封体摩擦过程的热固耦合非线性分析

利用有限元分析软件ABAQUS,建立砼密封体热固耦合数值模型.分析混凝土压力、密封体与输送缸摩擦系数对密封体Von Mises应力、摩擦应力及温度的影响.分析结果表明:密封体与输送缸的接触位置的Von Mises应力、温度和摩擦应力最大,因而最易失效,这与密封体实际损坏位置一致;接触对的摩擦因数是导致温度和摩擦应力增加的重要因素,可通过改善润滑效果来降低接触对温度,从而提高密封体的使用寿命.     

基于ANSYS Workbench活塞组合密封圈优化研究

针对某国产化活塞组合密封圈内泄漏问题,基于ANSYS Workbench模拟活塞组合密封圈装配过程的变形情况及接触应力变化情况,采用流体压力渗透载荷的加载方式模拟介质压力对密封圈弹性体的作用,研究活塞组合密封圈弹性体压缩率、硬度以及工作压力对其密封性能的影响。研究表明：弹性体上、下密封部位(BC段、DE段)最大接触应力略小于工作压力与装配下弹性体最大接触应力之和,其密封性能良好;弹性体压缩率及硬度越大,其最大接触应力越大。通过对活塞组合密封圈挡圈及导向环开口间隙以及开口角度的研究,得出挡圈厚度偏小以及导向环开口间隙偏大是导致活塞组合密封圈内泄漏的主要原因。试验结果表明：弹性体采用氢化丁晴(HNBR-80)、挡圈采用聚酯弹性体(TPEE)、导向环采用尼龙(PA66)材料的活塞组合密封圈满足某装备液压缸的使用要求。     

滑环式组合密封件的研究(Ⅰ)——方形同轴密封件(格来圈)的分析

利用ANSYS建立了滑环式组合密封圈中应用最为广泛的方形同轴密封件（格来圈）的二维轴对称模型,分析了滑环厚度对接触压力的影响及液体压力对密封圈变形的影响。结果表明密封面处的接触压力随滑环厚度的减小而增加,薄滑环的跟随补偿性较厚滑环好,能够实现良好的密封,验证了滑环式组合密封圈采用“薄环”设计的正确性;所有接触面上的接触压力都随液体压力的增大而增大,密封圈变形也随之增大,薄滑环较厚滑环承受的压力大,此结果对方形同轴密封件的设计及使用提供了理论指导。     

滑环式组合密封件的研究(I)——方形同轴密封件(格来圈)的分析

利用ANSYS建立了滑环式组合密封圈中应用最为广泛的方形同轴密封件(格来圈)的二维轴对称模型,分析了滑环厚度对接触压力的影响及液体压力对密封圈变形的影响。结果表明密封面处的接触压力随滑环厚度的减小而增加,薄滑环的跟随补偿性较厚滑环好,能够实现良好的密封,验证了滑环式组合密封圈采用“薄环”设计的正确性;所有接触面上的接触压力都随液体压力的增大而增大,密封圈变形也随之增大,薄滑环较厚滑环承受的压力大,此结果对方形同轴密封件的设计及使用提供了理论指导。     

静密封条件下Y形橡胶密封圈有限元分析

针对在静密封条件下使用的一种新型Y形橡胶密封圈,利用大型有限元软件ANSYS对Y形密封圈在不同工作压力下的变形与受力情况进行了有限元分析,得出了相应的Von-Mises应力分布及接触压力分布,并预测了Y形密封圈可能出现裂纹的位置,总结了Y形密封圈接触压力的变化规律.     

氟橡胶密封圈与液压油的相容性试验研究

为测试氟橡胶密封圈在某装甲车油气弹簧的液压驱动系统中的适用性,参照GB/T1690-2010《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》,通过试验分析氟橡胶密封圈与油气弹簧常用的46号抗磨减震液、10号航空液压油和4609减震液的相容性。结果表明:氟橡胶密封圈在3种液压液及其混合油中的体积变化率都是负值,最大体积收缩率都大于4%,不满足GB/T14832-2008标准的要求。氟橡胶并不适用于油气弹簧采用的3种用油,建议将氟橡胶材料更换为腈橡胶材料。     

不同硬度圆形密封圈静密封特性仿真

对具有不同硬度值的圆形密封圈的密封特性进行了仿真.采用经验公式的Mooney-Rivlin超弹性本构模型进行描述,分析了在预压缩阶段、施加系统压力阶段,硬度对圆形密封圈变形、应力状态、接触压力、接触长度、平均接触压力等的影响.其结果与工程简化分析结果进行对比,旨在为分析密封渗漏、摩擦、耐久性问题提供支撑,供设计人员参考...     

组合密封圈在直升机液压系统中的应用

为解决某型直升机液压油箱内大直径活塞与筒体之间的动密封问题,采用板弹簧组合U型密封圈和双层组合密封圈进行了设计.分析了2种组合密封圈结构特点、密封原理,介绍了2种组合密封圈参数及适用范围,最后对组合密封圈应用前景进行了展望.     

橡胶O形圈密封性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元分析软件建立O形密封圈的二维轴对称模型,研究预压缩率与介质压力对O形圈VonMises应力、接触应力、接触长度的影响,确定O形圈容易失效的位置,并使用Karaszkiewicz接触公式对有限元分析的结果进行验证。结果表明:O形圈和密封槽转角接触部位容易失效;接触应力呈抛物线分布,接触应力、接触长度随着预压缩率、介质压力增大而增大,有限元计算值与Karaszkiewicz公式计算值较为一致,验证了有限元分析结果的可靠性。     

星形橡胶密封圈的密封特性分析及截面改进

建立了X形(星形)密封圈的有限元计算模型,研究了预压缩量、摩擦因数、介质压力、橡胶硬度对其密封性能和力学性能的影响。为提高密封圈的密封性能,延长使用寿命,对其横截面形状进行了改进,并对其静密封和往复动密封性能进行了分析。研究结果表明,X形密封圈的Von Mises应力和接触应力随着摩擦因数的增大而逐渐降低,但随介质压力、橡胶硬度的增大而增大;而结构的特殊性使得X形密封圈Von Mises应力随预压缩量的增大而减小;改进密封圈不但继承X形密封圈的优点,而且实现了三道密封功能,在保持良好密封性能的同时改善了结构的应力集中现象;特别是在往复动密封中,改进密封圈的应力波动较小,密封性能优于X形密封圈,避免了X形结构触角过早发生疲劳失效和撕裂,延长了密封圈的使用寿命。     

液压支架蕾形密封圈应力分布研究

为提高液压支架的工作稳定性和可靠性,增强活塞杆蕾形密封圈的密封性能,对液压支架蕾形密封圈的应力分布进行了研究。在研究中,基于泄漏量理论计算公式推导密封圈与活塞杆间接触应力分布对密封性能的影响,应用ANSYS有限元软件建立蕾形密封圈受力模型,并分析不同载荷工况下平均应力分布规律,以及预压缩量10%、外载荷30 MPa时密封圈与活塞杆间接触应力的分布规律。研究结果显示,在不同载荷工况下,蕾形密封圈的平均应力分布和密封性能始终满足要求,主唇口位置的密封圈与活塞杆间接触压力峰值和两侧的接触应力梯度变化可达到良好的密封效果。