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。     

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。     

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。     

不同过盈量和工作压力下螺杆泵定子与转子接触压力的有限元分析

螺杆泵定子与转子间接触压力对其使用寿命至关重要，而定子与转子间过盈量和工作压力对螺杆泵定子与转子间接触压力有重要影响。建立螺杆泵的三维模型，采用有限元方法研究螺杆泵装配条件下不同过盈量(0.4～0.7 mm)和工作压力(0.03、0.06、0.09 MPa)对螺杆泵定子与转子接触压力的影响。结果表明：随着过盈量的增大，定子与转子的接触压力增大，定子与转子的接触面积也随之增大，且接触压力的最大值出现在密封线吸入端的螺旋段部分；但随着过盈量的增加，接触压力的增大趋势变缓；定子与转子的接触压力随着工作压力的提高而增大，工作压力导致螺杆泵的最大接触压力向排出端偏移，接触压力的最大值出现在靠近介质排出端的螺旋段上。     

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。     

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。     

单螺杆泵密封性能的有限元分析

通过理论分析,得出了单螺杆泵压力的产生和传递规律.采用有限元方法,建立了单螺杆泵的二维模型,分析了螺杆泵定子橡胶与转子间腔体压差、腔体压力以及过盈量对接触压力的影响,得出了压差与接触压力、腔体内压力与接触压力和最大密封压力及过盈量与最大压力的关系.结果表明:压差的增大使接触压力增大;腔体内压力的增大使接触压力减小,最大密封压力降低;过盈量的增加使螺杆泵的最大压力增大.     

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。     

小冠头双线螺栓用衬套过盈配合研究

小冠头双线螺栓用衬套在过盈配合过程中,套身容易出现裂纹或卷边。针对此问题,运用Abaqus有限元软件对小冠头双线螺栓用衬套、薄壁件分别定义为0Cr18Ni9、Q235钢的材料属性,通过改变小冠头双线螺栓用衬套与薄壁件孔配合的过盈量和小冠头双线螺栓用衬套套身长度,对配合过程中的应力(装配应力)、接触压力以及所需压装力的影响规律进行研究;用压力可控的压铆设备针对有限元模拟中的各种情况进行压装实验。研究结果表明:装配应力随着过盈量的增加而增大,衬套套身长度对装配应力影响不大;接触压力、所需压装力随着过盈量的增加和衬套套身长度的增长呈递增趋势;当过盈量达到0.1 mm时,小冠头双线螺栓用衬套容易出现压扁现象,衬套套身长度越长越容易发生卷边。     

智能井井下流入控制阀结构设计及密封性能分析

流入控制阀是智能井技术的核心,在油气井高温高压等复杂的环境中,流入控制阀的密封效果直接影响阀的正常工作。依据智能完井工况,设计流入控制阀的结构及其金属密封结构。利用有限元分析软件ANSYS建立金属密封结构的有限元模型,分析最大过盈量、密封圈接触面的锥度、密封圈内部槽的几何尺寸、井下压力状态等敏感性参数对密封结构密封性能的影响。结果表明,随着金属密封圈最大过盈量的增加,最大接触应力降低而最大等效应力增加,而随着接触面锥度的增大接触面长度变长,接触压力和最大等效应力均呈下降趋势;内槽锥度对金属接触对影响较小,对密封圈的等效应力影响较大,内槽锥度增大,等效应力大幅增加。综合考虑应力的影响,应选择合适的最大过盈量,密封圈接触锥度不宜太大,且应尽量减小内槽面的锥度。     

旋转轴唇型密封圈的寿命预测研究

提出基于ABAQUS软件和疲劳分析软件FE-SAFE预测旋转轴唇形密封圈寿命的方法.以某型号减速器中的输入轴与轴承端盖间的旋转轴唇形密封圈为研究对象,通过构建预紧状态下旋转轴唇形密封圈的有限元模型,获得旋转轴唇形密封圈的过盈量和理论接触宽度与唇口最大接触压力之间的关系曲线;根据ABAQUS获得的应力,并结合材料应力-循...     

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。     

转速对旋转式唇形密封接触性能参数的影响

为研究转速对旋转式唇形密封圈接触性能参数的影响规律,采用ANSYS软件建立唇形密封圈在旋转离心力作用下的有限元模型,求解唇形密封圈的应力应变和接触性能参数.结果 表明,在研究的密封圈转速范围内,密封圈的应力应变集中作用在其腰部结构和唇口部位;随着转速的增加,密封圈接触宽度、接触压力最大值和径向力等接触性能参数呈现非线性...     

基于正交试验的旋转轴唇形密封可靠性影响因素研究

为探讨多因素相互作用对油封可靠性的影响,以某减速器中输入轴与轴承端盖间的油封为研究对象,基于有限元软件获得不同结构参数时油封的静态压力分布曲线和影响系数矩阵,并将分析结果集成到油封的混合数值计算模型,分析并计算油侧唇角、空气侧唇角、理论接触宽度、过盈量、弹簧劲度系数、腰厚、腰长7个结构参数对油封泵送率和摩擦扭矩值的影响;将油封的7个结构参数作为变量因素,以油封泵送率和摩擦扭矩作为响应目标进行正交试验,研究各结构参数对油封密封可靠性的灵敏性。结果表明:各因素对油封泵送率敏感性影响程度由大到小依次为油侧唇角、理论接触宽度、空气侧唇角、腰厚、过盈量、腰长、弹簧劲度系数,各因素对摩擦扭矩的敏感性影响程度由大到小依次为油侧唇角、理论接触宽度、腰厚、弹簧劲度系数、过盈量、空气侧唇角、腰长,表明油侧唇角和理论接触宽度是影响油封可靠性的最主要因素。确定油封参数的最优组合,油封优化后的摩擦扭矩比优化前的更低,因而能够减少油封工作时的摩擦生热量,从而延长油封的使用寿命。     

基于田口法和响应曲面法的旋转唇密封可靠性分析

基于有限元分析软件Abaqus建立旋转唇密封模型,计算得到其静态接触压力和径向变形影响系数矩阵,然后通过油封数值计算模型计算得到其泵吸率;在工况一定的情况下,分析理论接触宽度、前唇角、后唇角、过盈量、腰厚结构参数对密封性能的影响,并应用田口实验法进行正交试验设计,以信噪比作为衡量泵吸率稳定性的指标,得到影响密封可靠性的最佳参数组合;应用响应曲面分析,得到油封的极限状态方程,并通过蒙特卡洛法计算基于结构参数的油封可靠度。结果表明：各结构参数对泵吸率的影响排序依次是理论接触宽度、前唇角、后唇角、过盈量、腰厚;所研究油封的密封可靠度为0.999 87。     

Simulation and experimentation on the contact width and pressure distribution of lip seals

The relative motion between two mated parts of machinery always generates heat from friction. The lubricant serves as a medium not only to reduce the friction but also to enhance heat dissipation. In order to contain the lubrication oil, lip seal is a most frequent sealing part used in these applications. This paper aims to study the contact width and contact pressure of the seal lip under the various interference fits between the shaft and seal. The contact force associated with the pressure was used to estimate the generated heat due to friction. Thereby, this frictional heat flux was employed to analyze the temperature distribution within the rubber seal. According to the temperature distribution, the thermal deformation of the seal and the concern of material ageing can be examined. Since the use of a seal with a shaft under allowable dimension tolerance is foreseeable, the fit with different degree of interference was investigated. On the other hand, a simple apparatus to measure the width and pressure on the contact lip zone under different diameters of shaft was designed and fabricated. The contact width and contact pressure were distilled from the press mark of a pressure-sensitive film. The measurements were used to demonstrate the feasibility and accuracy of the proposed set up.     

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。     

高压高转速服役特征下唇形油封失效机制

坦克车综合传动系统中油封经常处于高压、高转速的工况,出现短时失效泄漏且在工况条件降低后密封性能恢复。针对这一问题,以唇形油封的泵汲理论作为其失效评判标准,首先,通过分析不同介质压力下油封的变形特征和接触特性,发现油封受压后腰部向轴侧塌陷、唇部翘曲,导致其接触宽度增加、最大接触应力减小,不利于产生或失去泵汲效应;其次,基于高速下油封摩擦升温现象,指出转速增加使油封橡胶材料的弹性模量下降,导致油封的抵抗变形能力减弱,其受压时腰部变形量增大;最后,对高压高转速服役特征下的油封进行分析,发现转速作用下油封升温导致其腰部抵抗变形能力下降,同时施加介质压力后加剧其腰部的塌陷程度,降低其工作可靠性,进一步得出了油封的可靠介质压力与转速之间的匹配关系。研究成果可为设计优化耐高压高速油封及油封选型提供参考和理论支持。     

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。     

旋转式唇型圈停车密封开启全过程密封特性研究

为探究旋转式密封圈脱开全过程的密封性能参数变化,借助非线性有限元软件ANSYS,建立三维的"超弹性体"的两参数Mooney-Rivlin橡胶模型、弹簧和"刚体"的静止轴模型,研究传统唇型密封圈和2种新型唇形密封圈(G形与S形)在脱开过程中接触压力、接触宽度、摩擦力的变化规律,分析入口压力、过盈量、弹簧力、橡胶密度对脱开...