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。     

基于正交试验的高压X形密封圈结构优化

基于正交试验法,利用ANSYS软件建立带挡圈X形密封圈的二维轴对称几何模型,分析沟槽结构、挡圈结构、安装状态和操作工况等参数对密封圈静密封性能和可靠性的影响;以最大Von Mises应力值最小为优化目标,对X形密封圈结构进行优化。结果表明:沟槽口和沟槽底的倒角尺寸过大或过小均会使密封圈产生应力集中;最大Von Mises应力随挡圈倒角尺寸和挡圈宽度的增大均先增大后减小,随着密封间隙的增大而快速增大;增大密封圈压缩率有利于提高主密封面上的接触压力,但会引起最大Von Mises应力增加;增大密封圈拉伸率有利于减小最大Von Mises应力,但X形圈安装变得困难;在高压(流体压力大于10 MPa)条件下,操作工况、安装状态参数和挡圈结构参数依次为影响密封圈密封性和可靠性的主要因素,是密封圈结构优化设计需重点研究的对象。     

基于正交试验的纯水液压缸鼓形密封结构改进

为提高纯水介质下液压缸活塞用鼓形密封的性能,以ZY10000-20-40DB型掩护式液压支架的活塞密封为研究对象,利用Ansys有限元软件建立鼓形密封结构二维轴对称模型,通过正交试验的方法,分析活塞内外行程情况下,不同密封沟槽结构参数和密封圈结构参数的鼓形密封的密封性能以及破损特性,并对鼓形密封结构进行优化。结果表明：相比于密封圈结构参数,密封沟槽结构参数对密封性能的影响较小,沟槽内倒角的尺寸变化对密封性能没有影响;密封圈边长尺寸过大或过小都会引起应力的集中;最大von Mises应力和接触应力都随着密封圈外凸圆弧半径的增大而增大,随着密封圈内凹圆弧半径的增大而减小。优化后的鼓形密封的最大接触应力增大18%～20%,密封性能显著提升。     

用于爆炸容器的氟橡胶密封圈高温性能试验研究(一)

为了解氟橡胶圈高温性能并应用于爆炸容器密封结构,开展了详细的橡胶圈高温性能试验。试验中设计了一套可加压、加热、检漏、测量的试验装置。利用该装置进行了氟橡胶高温性能、氟橡胶和丁腈橡胶高温性能对比、不同压缩率下密封圈高温性能、不同密封结构密封圈高温性能、不同尺寸密封圈高温性能、粗糙度对密封性能的影响、加工精度对密封性能的影响、单双道密封结构的高温性能的对比等试验。并通过加速老化试验预测了氟橡胶F117密封圈的使用寿命。最终,得到了在各种影响因素下氟橡胶的高温性能水平,充分了解了氟橡胶的应用条件,并为氟橡胶在高温高压状态下的实际应用提供试验依据。     

用于爆炸容器的氟橡胶密封圈高温性能试验研究(二)

为了解氟橡胶圈高温性能并应用于爆炸容器密封结构,开展了详细的橡胶圈高温性能试验。试验中设计了一套可加压、加热、检漏、测量的试验装置。利用该装置进行了氟橡胶高温性能、氟橡胶和丁腈橡胶高温性能对比、不同压缩率下密封圈高温性能、不同密封结构密封圈高温性能、不同尺寸密封圈高温性能、粗糙度对密封性能的影响、加工精度对密封性能的影响、单双道密封结构的高温性能的对比等试验。并通过加速老化试验预测了氟橡胶F117密封圈的使用寿命。最终,得到了在各种影响因素下氟橡胶的高温性能水平,充分了解了氟橡胶的应用条件,并为氟橡胶在高温高压状态下的实际应用提供试验依据。     

水下连接器球面密封沟槽对O形圈密封性能的影响分析

一种可以实现水下连接角度补偿的球形法兰连接器采用O形圈作为主要的密封元件,位于球面上的密封槽通过影响O形圈的伸长率和压缩率来实现密封效果。槽宽b与槽深h是密封沟槽的主要尺寸,在满足球面沟槽设计准则的前提下,对O形圈球面密封沟槽的尺寸进行了设计计算。基于标准沟槽与球面沟槽体积大小一致的原则,确定了球面密封槽的具体尺寸。密封圈沟槽的尺寸设计主要改变了O形圈的压缩率大小。通过研究压缩率对O形圈密封效果的影响可以确定,17.6%左右的压缩率能够使密封圈的密封效果达到最佳。     

带台阶的D形橡胶密封圈密封特性分析

使用有限元方法分析一种新型带台阶的D形橡胶密封圈在不同预压缩率、工质压力和结构参数下的密封特性,并将之与相同尺寸的普通D形密封圈进行对比。分析结果表明:与普通D形密封圈相比,带台阶D形密封圈在高预压缩率下能获得更好的密封效果,但使用寿命较短;在低工质压力下,带台阶D形密封圈的密封性能更优,且使用寿命较长;在高工质压力下,2种D形密封圈的密封效果基本一致,但带台阶D形密封圈的使用寿命较短;结构参数H_1/H_2(底座矩形高度与截面弧形高度比)是影响D形密封圈密封性能的重要参数,当H_1/H_2的比值为3∶1时,2种D形密封圈的综合密封性能最优。     

组合密封圈密封性能仿真研究

为分析组合密封结构密封性能,对其密封状态下应力进行仿真研究。通过静态压缩实验获取橡胶材料和聚四氟乙烯材料力学性能;建立组合密封圈的有限元模型,研究了预压缩率、侧向油压和作动器运动方向对橡胶O形圈密封性能的影响;进一步分析了运动方向对斯特封密封性能的影响。研究表明,密封圈应力与压缩率、油压成正比,运动方向对O形圈应力有影响,运动方向对斯特封应力影响较小。     

耐压门C形密封圈大间隙密封性能分析与结构优化

采用有限元分析对耐压门C形密封圈密封结构进行计算分析和截面尺寸优化,计算校核典型算例下的密封性能,分析C形密封圈截面尺寸参数对其大间隙工况下密封性能的影响。结果表明:典型算例中C形密封圈结构在流体载荷增加的情况下,接触应力峰值也随之增加,并始终大于流体载荷,能够保证密封性能;大间隙密封工况下,C形密封圈截面开口半径、开口间隙和削斜高度对其密封能力影响显著。根据分析结果,优化了密封圈截面尺寸参数,优化后的密封结构在预紧压缩和大间隙工况下的密封性能均优于原始密封结构。     

基于有限元的O形橡胶圈密封性能分析

该文首先简要介绍了密封圈工作过程对密封性能的几个影响因素。随后以水下用高压舱的O形橡胶圈密封(以下简称O形圈)过程为分析实例,采用ansys建立密封截面的工作模形,其中O形圈采用超弹性体单元hyper56模拟,密封舱体端面采用刚性单元模拟。通过改变密封截面的参数和介质压力,计算出了不同参数下的仿真结果。最后分析仿真结果总结了几个密封影响因素对密封性能的影响机理,提出如何提高O形圈密封性能的改进方向。     

成品油库主输泵出口阀门不同密封结构性能分析

以某成品油管道闸阀为研究对象,建立阀杆处密封结构的分析模型,研究3种不同密封结构中密封效果与介质压力之间的关系,提出阀杆处密封性能的综合评定方法。结果表明：阀杆处密封性能可从密封接触面间最大接触应力、密封件实际工况下米塞斯应力峰值和密封件在密封介质压力作用下的变形情况3个方面进行综合评定。研究的3种密封结构无能满足密封的要求,其中V形沟槽内密封圈的密封能力最强,矩形沟槽内滑环式组合圈的密封能力最差;在相同工况下V形沟槽内密封圈米塞斯应力峰值最大,矩形沟槽内滑环式组合圈米塞斯应力峰值最小;组合圈与矩形沟槽配合的结构能有效解决密封件被挤入沟槽的情况。     

成品油管道闸阀密封结构分析

以某成品油管道闸阀为研究对象,建立阀杆处密封结构的分析模型,研究3种不同密封结构中密封效果与介质压力之间的关系,提出阀杆处密封性能的综合评定方法。结果表明:阀杆处密封性能可从密封接触面间最大接触应力、密封件实际工况下米塞斯应力峰值和密封件在密封介质压力作用下的变形情况3个方面进行综合评定。研究的3种密封结构无能满足密封的要求,其中V形沟槽内密封圈的密封能力最强,矩形沟槽内滑环式组合圈的密封能力最差;在相同工况下V形沟槽内密封圈米塞斯应力峰值最大,矩形沟槽内滑环式组合圈米塞斯应力峰值最小;组合圈与矩形沟槽配合的结构能有效解决密封件被挤入沟槽的情况。     

基于ABAQUS仿真的尺寸偏差对密封性能的影响研究

当密封结构存有尺寸偏差时,O形圈的压缩率会随之变化,公称尺寸对应压缩率下的接触压力分布已无法作为衡量此刻密封结构密封性能优劣的参考指标。为研究结构尺寸偏差对密封性能产生的影响,在构建力学仿真模型的基础上,采用控制变量法重点分析O形圈接触压力分布随密封结构尺寸偏差变化的规律;以最大接触压力为控制参量,通过不同尺寸组合的力学仿真分析,获取使最大接触压力呈现出最小状况的最劣尺寸组合;根据不同距离下挡板与沟槽的配合,以泄漏率为评判指标,通过不同配合间隙下O形圈密封性能的对比以分析运行过程中振动对挡板与沟槽配合的影响,从而为O形圈装配组合方式的选择和密封面接触情况的研究奠定了基础。     

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。     

基于快开式高压容器的O形密封性能分析

该文通过Workbench对O形圈预密封与高压密封过程进行了非线性仿真,研究了O形圈压缩率对密封性能的影响,得出不同压缩率下的O形圈应力与接触压力分布情况,针对快开式高压密封结构的需要,以设备能够承受高压反复开启不损伤或轻微损伤密封圈为原则,给出了O形圈压缩率更为严格的选取范围15%～20%;在此基础之上分析了弧形聚四氟乙烯单挡圈与双挡圈组合密封结构,结果显示单个挡圈有效抵抗密封圈内部应力集中,双挡圈提供了更大的密封接触压力,由此双挡圈结构更适合快开式高压密封。     

矩形橡胶密封圈的有限元分析

利用ANSYS建立了矩形橡胶密封圈的有限元模型,分析了初始压缩率和液体压力对矩形圈变形和密封面处接触压力的影响,并与O形圈进行了对比。结果表明,矩形圈密封面处的接触压力随初始压缩率和液体压力的增加而增大;矩形圈较O形圈的接触压力均匀、密封面大、密封效果好且初始压缩率小、老化速度慢、尺寸稳定性好,但矩形密封圈的接触面积大,散热效果差,只能用于静密封。     

基于ANSYS的O形圈活动量对密封性能影响探究

以某飞机某部位作动筒渗漏和密封圈扭转断裂的故障为切入点,利用有限元分析软件ANSYS建立O形橡胶密封圈(简称O形圈)的二维轴对称模型,对装配阶段和静压阶段下不同配合间隙、沟槽深度、沟槽宽度、圆柱度和偏载对密封性能的影响进行分析。结果表明：在一定范围内,配合间隙、沟槽深度、沟槽宽度对密封性能影响较大,而圆柱度和偏载对密封性能影响较小;在允许的范围内,较小的配合间隙、合适的沟槽深度和宽度能够得到优异的密封性能。该作动筒的O形圈发生渗漏和扭转断裂的原因为密封槽宽度偏大,综合考虑,对密封槽宽度进行改进能够有效提升O形圈的密封性能。     

潜水器大型舱段三角密封性能有限元分析

以某潜水器大型舱段连接处使用的三角密封结构为研究对象,建立O形圈与三角形沟槽接触的非线性有限元分析模型,仿真分析三角密封结构的橡胶材料硬度、O形圈内径、沟槽倒角尺寸、沟槽圆角尺寸对密封性能的影响规律。结果表明：橡胶材料硬度、沟槽倒角尺寸对密封性能影响较大,O形圈内径与沟槽圆角尺寸对密封性能影响较小;随着橡胶材料硬度的增加,O形圈密封能力增强,但在相同液体压力条件下,橡胶材料硬度越大O形圈应力越高,增大了O形圈被破坏的可能性,因此,在保证密封性能的前提下,要尽可能选取硬度小的O形圈;随着沟槽倒角尺寸的增加,O形圈的密封性能不断下降,同时应力水平也逐渐降低,因此,设计沟槽倒角尺寸时,在保证密封性能的前提下,要尽可能选取大的倒角尺寸。     

双浮动端面密封关键参数对密封性能的影响

针对双浮动端面密封的结构,建立密封二维轴对称非线性接触模型,提取浮动密封环谷半径和锥面角两个关键参数,利用有限元方法计算并分析这两个参数和橡胶O形圈压缩率对密封性能的影响。结果表明：随着浮动环谷半径和锥面角的增大,O形圈von Mises应力、接触压力、密封端面相对变形及轴向力相应增大;锥面角对以上性能参数的影响随着谷半径的增大而显著增加;轴向力同O形圈压缩率成正比,且增幅随着压缩率的增大而增大;浮动环端面产生由内径向外径处呈发散型的变形。通过设计浮动密封轴向力测量装置,实验验证有限元计算模型具有较好的可靠性。     

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。