汽车水泵轴承密封圈接触应力有限元分析

基于ANSYS构建了汽车水泵轴承密封圈的二维轴对称有限元模型,对不同初始过盈量下密封圈的变形、Von-mises应力分布和主唇口接触应力变化规律进行了研究。结果表明,密封圈主唇口轴向接触宽度上的应力分布为三角形分布,密封圈与轴接触面间的最大接触应力与初始过盈量之间呈近似线性关系。     

水下采油树油管悬挂器密封性能分析

以水下采油树油管悬挂器密封结构为研究对象,建立金属密封圈凸缘处的接触面为半圆形接触面(密封Ⅰ)和倾斜接触面(密封Ⅱ)2种形式的力学模型,利用ABAQUS软件建立其有限元模型,分析过盈量、压力和温度对金属密封圈最大Mises应力和最大接触应力的影响及不同过盈量时接触应力在接触宽度上的分布。结果表明:密封Ⅰ的最大Mises应力和最大接触应力都随着过盈量、工作压力和温度的增加而增加,而密封Ⅱ的最大Mises应力和最大接触应力呈现不同的变化趋势;密封Ⅰ能够提供较大的接触应力,具有很强的密封能力,但密封宽度相对较小;一定的过盈量时,密封Ⅱ能达到较大接触宽度,保证良好的密封性能。     

基于Odgen模型O型橡胶密封圈的大变形接触分析

利用大型非线性有限元软件MSC.Marc,基于橡胶类材料单轴拉伸所得到的应力应变曲线,通过数据拟合确定Odgen模型的材料参数。建立O型橡胶密封圈非线性有限元计算模型,分析不同的介质压力对橡胶密封圈力学性能的影响,得到橡胶密封圈的Von-mises应力的分布规律、主接触面以及侧接触面接触应力的分布曲线。研究结果表明:随着介质压力的增加,Von-mises应力随之增加,并向密封圈与沟槽的接触区域转移。在主接触面和侧接触面接触应力的分布近似为二次抛物线,接触应力的最大值出现在接触区的中点,随着介质压力的增加,接触应力的峰值和接触宽度明显增加,且应力峰值均大于介质压力,能够较好地防止介质的泄漏。     

双三角滑环式组合密封的密封性能分析

针对新型井下排水泵驱动气缸活塞中使用的双三角滑环式密封圈,建立其二维轴对称与三维实体有限元模型。采用二维轴对称模型分析滑环的最小厚度、圆弧半径、宽度与O形圈预压缩量等几何参数和介质压力、往复运动速度、环境温度等工作参数对其静密封和往复动密封性能的影响。采用三维实体模型分析环向接触应力分布和活塞径向偏心对密封性能的影响。结果表明:在静密封中,除滑环宽度外的几何参数会对主密封面的接触应力大小和分布产生较大影响;介质压力增加时,密封圈具有较好的自封性;环境温度的增加会降低最大接触应力与O形圈的最大Mises应力;在动密封中,最大接触应力随时间呈波动变化,介质压力、运动速度与环境温度在一定范围内会影响其密封性能;当活塞处于径向偏心运动状态时,密封性能会随着偏心量的增大而明显降低,故应采取措施尽量提高活塞在气缸中的同轴度。     

金属透镜垫密封特性研究

通过ANSYS对卡爪高颈透镜垫连接器进行接触分析,研究透镜垫接触应力、压缩变形、接触宽度和接触载荷之间关系及自紧性。结果表明透镜垫接触载荷线性变化、接触应力分布不均匀、接触宽度非线性变化、密封面与轴向夹角增大和自紧性与垫片的结构型式、几何尺寸和材料有关。     

旋转轴唇形密封圈的有限元分析与仿真

利用橡胶类材料单轴拉伸所得到的应力应变曲线,通过数据拟合确定了Mooney-Rivilin模型的材料参数。建立了旋转轴唇形密封圈的有限元计算模型,模拟了弹簧圈预紧、过盈配合以及在不同的介质压力对旋转轴唇形密封圈密封性能的影响,得到了橡胶密封圈的范·米塞斯应力的分布规律以及唇口处接触应力的分布曲线。研究结果表明:随着介质压力的增加,唇口处范·米塞斯应力随之增加。唇口处接触应力的分布近似为二次抛物线,接触应力的最大值出现唇口尖端处。随着介质压力的增加,唇口处接触应力的应力峰值和接触宽度明显增加,且峰值均大于介质压力,满足旋转轴唇形密封圈的密封条件。     

结构参数对橡胶O形密封圈性能的影响

将橡胶O形密封圈使用中涉及的材料非线性、几何非线性和接触非线性考虑到轴对称有限元模型中,讨论了不同使用条件和沟槽结构参数对O形密封圈使用性能的影响。结果表明,预压缩情况下,接触密封断面上的接触应力分布呈抛物线;压缩率对O形密封圈的最大接触应力和剪应力影响较大;沟槽槽口转角处的圆角半径对该位置的剪应力影响较大,但对密封面上的最大接触应力影响很小;不同的沟槽宽度对接触应力也有较大影响。     

轮轨接触应力数值计算方法

为了得到轮轨接触应力较精确的数值解,分别采用Hertz接触理论模型、传统有限元模型及改进有限元模型求解轮轨接触应力,并从计算精度和计算时间方面对3种模型进行了比较.结果表明,有限元模型较Hertz接触理论模型更能反映轮轨接触的实际情况,改进的有限元模型在允许的计算精度范围内可以大大提高计算效率;轮轨最大接触应力发生在轮轨表面以下约2.5 mm的位置,呈弧形分布,并随轴重的增加而增大,高应力区宽度增大,离初始接触位置一定距离处的钢轨表面出现高应力区.     

热缩刀杆与刀柄接触应力的影响因素

为改善热缩刀杆与刀柄配合面的实际接触状态,对配合面接触应力分布的影响因素及规律进行了研究。采用Ansys参数化设计语言,构建了热缩刀杆与刀柄配合的参数化有限元模型,通过感压胶片测量了其配合面的接触应力,间接地验证了参数化模型的可靠性。通过获取热缩刀杆配合面的压力分布,对配合面上接触应力进行了分析计算。结果表明,随着热缩刀杆内径、厚度、配合长度、锥角的增加,配合面平均接触应力及最大接触应力减小,接触应力的均匀性降低,但接触应力的分布趋势及分布范围不变;适当增大刀柄厚度和选择适当刀杆厚度有利于减小应力集中。     

位移载荷对水下井口头密封总成外凸缘接触应力的影响

为探究驱动套筒位移载荷对密封体外凸缘接触应力的影响,构建密封总成力学模型,采用该模型可以直观地描述密封总成的受力情况.利用ANSYS有限元分析软件,研究不同位移载荷对密封总成外凸缘接触应力的影响.研究结果表明:当环槽宽度、外凸缘半径不变时,接触应力随着过盈量的增大而增大;当环槽宽度、过盈量不变,外凸缘半径为3.5 mm...     

基于液压管接头接触面密封性能及螺纹受力分析的研究

针对60°液压管接头,通过分析锥面密封模型和多组不同弧面半径的球面密封模型,研究锥面密封的密封面应力分布和球面密封接触应力、密封宽度与弧面半径的变化规律,同时分析了液压管接头的连接螺纹取不同圈数时螺纹牙的受力情况。研究结果对液压管接头的设计具有一定指导作用。     

基于有限元模拟的油封磨耗分析

对油封磨耗的分析表明,油封唇口是磨耗最严重的部位,油封磨耗程度可以通过唇口的接触宽度来衡量。采用有限元方法对油封受力变形进行分析,得到油封的接触宽度以及接触应力分布规律,与油封的实际磨耗情况进行对比。有限元分析结果与实际情况的基本符合,采用有限元分析法可对油封的磨损进行评估。对不同唇口结构的油封进行有限元分析,结果表明油封唇口改为圆角结构能降低其接触应力,并且随着尖点圆角半径的增大接触应力逐渐减小,为油封的结构设计提供了一种参考。     

考虑摩擦副接触应力场和冷却流场的湿式离合器温度场分析

温度对湿式离合器摩擦副的摩擦特性和热失效具有重要影响。为了获取湿式离合器温度场的分布规律,建立摩擦副接触应力分布有限元模型和摩擦片沟槽内冷却流场数值计算模型,获得了摩擦副接触应力随离合器接合油压的变化规律和冷却流场对流换热随离合器转速的变化规律。在此基础上,提出考虑离合器摩擦副接触应力分布时变特性和冷却流场分布时变特性的离合器温度场数值计算模型。将所建温度场模型的仿真结果与试验结果作对比,验证了所建温度场模型的正确性。通过计算获得了湿式离合器接合过程中不同钢片在半径和厚度方向的温度分布规律,揭示了摩擦副接触应力场和摩擦片沟槽内冷却流场对离合器温度场的影响规律。结果表明,在离合器摩擦副半径方向上,摩擦副的温度分布规律与接触应力分布规律相一致。而摩擦片沟槽内冷却流场的对流换热主要影响离合器同步阶段的温度分布。     

滑环式组合密封件的研究(Ⅱ)——阶梯形同轴密封件(斯特圈)的有限元分析

利用ANSYS建立了滑环式组合密封圈中应用较广泛的阶梯形同轴密封件（斯特圈）的二维轴对称模型,分析了滑环厚度对密封圈的变形和密封面处接触应力的影响;压缩量对密封件的接触应力、变形和VonMises应力的影响;液体压力对密封圈变形、密封面处接触应力和接触宽度的影响,结果证明随滑环厚度增加,滑环抵御变形的能力增强,密封面处的接触应力增大;压缩量越大密封件VonMises应力增加,变形增大,接触应力出现突变;随液体压力增加,O形圈和滑环变形增大,密封面处接触应力和接触宽度增加。     

三角齿型摩擦轮与柔性轨道小变形接触下滚动摩擦力分析

研究三角齿型摩擦轮与柔性轨道在小变形接触条件下的滚动摩擦力,根据Crook的弹塑性滚动摩擦理论,将柔性轨道简化为弹塑性变形体建立有限元模型,分析得到的滚动摩擦力和滚动摩擦因数。设计滚动摩擦力测量试验,测定滚动摩擦力矩,对比理论值和计算值,得出齿形摩擦轮与轨道小变形接触下合适的滚动摩擦模型。     

基于ABAQUS的变截面橡胶密封条热应力与密封性分析

研究用于发动机油气分离器的乙烯丙烯酸酯橡胶密封胶条在不同温度下的强度和密封性能。借助于大型有限元分析软件ABAQUS建立橡胶密封胶条与配合壳体的有限元模型,采用Mooney-Rivlin模型,对不同温度下的密封胶条进行热应力计算分析,得到橡胶密封胶条在不同温度下的Von Mises应力、压缩率、接触应力和接触宽度。结果表明:随着温度的升高,密封胶条的Von Mises应力和密封胶条与壳体连续接触面上的接触应力逐渐增加,接触宽度基本不变,密封条的压缩率逐渐减小;密封胶条的Von Mises应力远小于橡胶材料的拉伸强度,满足强度要求;密封胶条连续接触面上的接触应力始终大于油气分离器的工作压力且接触宽度符合要求,橡胶密封胶条满足密封条件。     

导管连接件球头-锥面结构密封性能研究

根据某运载火箭姿控发动机中常用的导管连接形式,以60°球头-锥面密封结构为研究对象,通过有限元方法研究密封面上的接触应力和接触宽度随拧紧力矩的变化规律,并结合金属应力松弛的模型,分析球面密封结构的漏率.结果表明:相对较大的拧紧力矩可使球头-锥面获取较大密封面宽度和平均接触应力,增强密封效果,但考虑到应力松弛的影响,拧紧力矩不应过大;导管连接件装配时,要保证球头和锥面的轴向对中,使密封面接触应力合理分布;球头和锥面的表面粗糙度影响装配的拧紧力矩和最终的漏率大小,要保证接触面的加工质量.     

径向游隙对全钢轴承和陶瓷球轴承载荷分布和接触应力的影响

根据接触力学基本原理和滚动轴承设计基本理论给出了轴承载荷分布和接触应力的计算公式,应用滚动轴承载荷分布离散模型,通过编程求解轴承的载荷分布和接触应力。并以某电动机用深沟球轴承为例,计算不同径向游隙时全钢轴承和陶瓷球轴承的载荷分布和接触应力,结果表明：径向游隙对全钢轴承和陶瓷球轴承载荷分布的影响规律相似;在相同载荷下,陶瓷球和钢球的接触应力大小与轴承径向游隙密切相关,且存在最优径向游隙值。     

齿轮啮合过程中接触应力的精确分析

分析了齿轮啮合过程中影响接触应力的相关因数,建立了计算齿轮接触应力的二维(2D)及三维(3D)有限元模型。得到了这两种模型下轮齿在啮合过程中接触应力的变化规律,比较了二维和三维结果的差异,获得了精确的齿面接触应力分布。计算结果表明接触应力沿齿宽方向分布并非是均匀的。     

具有圆度误差的径向金属密封接触应力研究

由于加工圆度误差的影响,井下流量控制阀径向金属密封接触应力分布不均匀,从而影响密封性能。利用有限元方法研究具有圆度误差的径向金属密封唇部接触应力分布,并分析圆度误差对径向金属密封接触应力的影响;基于有限元分析结果提出径向金属密封接触应力分布的理论解析式,并进行误差分析。具有圆度误差的径向金属密封唇部接触应力分布的理论解与数值解相符,各参数引起的最大接触应力的平均相对误差约为10%。根据具有圆度误差的径向金属密封副接触应力的分布规律,提出合理的过盈量函数,修正了径向金属密封轴对称结构的悬臂梁模型的接触应力理论关系式,得出了圆度误差下的径向金属密封接触应力分布规律。研究结果为井下流量控制阀径向金属密封的设计提供了理论指导。