径向弹簧蓄能密封结构最大接触应力的有限元分析

为研究径向弹簧蓄能密封结构的密封特性，针对典型径向弹簧蓄能密封结构，分析其密封机制以及O形弯曲金属螺旋弹簧的弹性特性；采用ANSYS有限元分析软件，建立典型弹簧蓄能密封结构的非线性有限元分析模型，对弹簧蓄能密封圈在不同压缩率、不同介质压力下的接触应力进行分析，研究在多种工况下最大接触应力的变化情况。结果表明：压缩率保持不变时，最大接触应力随着介质压力的增大而增大；介质压力保持不变时，随着压缩率的增大，最大接触应力先增大再减小。对压缩率、介质压力与最大接触应力的关系进行曲线拟合，可用于指导弹簧蓄能密封结构的精确设计。     

某航空发动机金属密封环优化设计研究

为了满足特殊工况下发动机中的密封要求,对W形金属密封环综合性能进行研究。对W形金属密封环进行参数化建模,采用数值模拟正交试验法,应用ANSYS软件进行W形密封环的密封性能的分析计算,根据多指标数值模拟正交仿真试验计算结果,运用MATLAB软件建立W形金属密封环关于其主要结构参数的多元线性回归方程。为保证其密封性能,应求得在最大Von-Mises等效应力不超过材料屈服极限条件下,寻找接触应力的最大值。通过C语言程序设计在其各结构参数限定范围内求解其极值,并得到极值对应的结构参数;对优化后的结构进行ANSYS模拟,并对结果进行检验,从而证明了优化设计的可靠性。     

齿形滑环密封圈密封性能分析及结构改进

建立了齿形滑环密封结构数值计算模型,采用有限元方法分析0形密封圈和滑环的接触应力和应力分布,并探讨介质压力、往复速度、摩擦系数和压缩量对密封性能的影响.结果表明,在静密封阶段,0形密封圈横截面内部应力集中在靠近凹槽底部区域,滑环足部与中间接触部位的变形严重.随着压缩量、介质压力的增加,齿形滑环密封圈密封性能和变形增加,...     

C形滑环式组合密封的密封性能

为研究C形滑环式组合密封的密封性能,运用Abaqus建立其二维轴对称有限元模型,研究工作压力、密封间隙、往复运动速度和摩擦因数对密封性能的影响。仿真结果表明,静密封工作时,O形圈与C形滑环之间的最大接触应力是密封的关键;随着工作压力的增大,O形密封圈和C形滑环的最大Von Mises以及二者之间的最大接触应力均呈现出增大趋势;密封间隙越小,接触应力越大。动密封工作时,密封间隙和工作压力对滑动密封的变化趋势与静密封时基本一致;C形滑环与活塞杆之间的摩擦因数越小,密封效果越好;往复运动速度对最大接触应力的影响不大。     

极限工况下蓄能密封环密封性能分析与实验探究

针对航天器大直径人孔及燃料贮箱在极限温度下的密封问题,基于ANSYS建立大尺寸蓄能密封环三维分析模型,在常温下通过压缩回弹性能、线载荷、密封接触面比压分布研究,得到蓄能密封环最佳压缩比例应在20%左右。在最佳压缩比20%下对低温（-196 ℃）和高温（176 ℃）工况下密封环密封性能进行有限元模拟分析。结果表明,该密封环低温工况下密封性能较常温工况没有明显变化,而高温工况下则有一定降低。在不同压力工况下对密封环进行氦气泄漏检测实验,发现该密封环常温工况下泄漏量小于低温工况和高温工况;在同一温度下密封压力变化时密封泄漏量变化较小。实验结果表明,该大直径密封环对密封面平面度要求较高,应严格控制安装及加工精度。     

齿形滑环式组合密封的有限元分析

利用ANSYS建立齿形滑环式组合密封的二维轴对称模型,分析压缩量、介质压力及齿形滑环结构对组合密封的接触应力、变形、Yon Mises应力及剪应力的影响.结果表明:随着压缩量的增加,组合密封的变形及接触应力增大,O形圈的受力减小;随着介质压力的增加,组合密封的变形、接触应力及O形圈的受力增大,因此,在较大介质压力条件下,应适当增加压缩量;适当改变齿形滑环的尺寸,可以使得O形圈受力减小,且齿形滑环不易磨损,使用寿命延长.     

单点系泊系统液滑环弹簧蓄能密封圈密封性能研究

建立单点系泊系统液滑环蓄能弹簧密封圈的二维轴对称模型,分析U形弹簧对系统密封性能的补偿能力;基于正交试验法对不同尺寸弹簧蓄能密封圈进行仿真模拟,分析各参数对密封区域接触压力的影响;以峰值接触应力和线接触压力为密封性能的评价指标,唇口直径、唇长、唇厚以及被压环厚度为主要参数,分析各结构参数对密封性能的影响程度,并得到最优的模型尺寸参数。结果表明:内嵌蓄能弹簧可显著提升密封接触压力,使密封圈密封性能更优;随着唇口直径、唇厚增大,峰值接触压力和线接触压力均是先增大后减小,随着唇长增大,峰值接触压力和线接触压力先缓慢增大后快速增大,而随着被压环厚增大,峰值接触压力和线接触压力先快速减小后缓慢减小;唇厚对峰值接触的影响最大,然后依次为唇口直径、唇长、被压环厚,而唇长对线接触压力的影响最大,然后依次为唇口直径、唇厚、被压环厚。     

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。     

帽形滑环式组合密封的密封性能研究

采用ABAQUS软件建立帽形滑环式组合密封有限元模型,研究不同工作压力、密封间隙、运动速度和摩擦因数对其密封性能的影响规律。研究结果表明:静密封工况下,活塞杆与O形圈间的最大接触应力是影响密封性能的关键因素,随着工作压力的增大或密封间隙的减小,O形圈与帽形滑环的最大Von Mises应力均逐渐增大,各表面间的接触应力也逐渐上升;动密封工况下,工作压力越大、密封间隙越小,接触应力越大,密封间隙为0.3 mm其动密封性能最优,而随摩擦因数的增大,接触应力总体呈上升趋势,运动速度则对于接触应力基本无影响。     

超低温弹簧蓄能密封圈动密封性能有限元分析与优化设计

为进一步探究超低温工况下弹簧蓄能密封圈系统的动密封性能,建立弹簧蓄能密封圈系统的等效二维轴对称有限元模型;对密封圈轴向装配以及径向装配2种典型数值装配过程进行模拟、分析与比较,利用稳定装配后的构型计算在常温与超低温下密封圈在不同介质压力下的密封特性,并分析密封圈在不同工况下的动密封特性。基于数值模拟试验结果,对弹簧蓄能密封圈内唇表面结构、底座宽度以及弹簧刚度进行优化,并对3种优化策略进行评估验证。结果表明：在室温与超低温下,轴滑动的摩擦力都随介质压力的增大而增加;在超低温环境下夹套材料由于收缩而增大了对轴的压力,轴滑动时的摩擦力比常温下更大;随着介质压力增大,低温与室温下摩擦力差异减小。提出的3种优化方案都可在对密封性影响较小的前提下减小轴在工作过程中摩擦力,其中蓄能弹簧刚度的优化对于改善密封圈性能最为有效。     

Yx形液压密封圈的有限元分析及结构优化

应用超弹性理论和非线性理论,采用有限元方法对Yx形液压密封圈的性能进行模拟,分析其失效的位置和模式,研究参数对密封性能的影响,提出结构优化模型。结果表明:Yx形密封圈工作时最大应力出现在上下唇交汇处,变形最大区域发生在Yx形开口靠近内唇处,其根部有较大的接触压力,并且可能发生咬伤现象;介质压力增大时,剪应力和最大接触压力明显增加;最大变形随初始压缩率的增加而线性增大,最大剪应力在压缩率为20%时达到最大;槽口圆角半径对Yx形密封圈密封性能的影响很小;摩擦因数增大时,最大剪切应力明显增加,但最大变形和最大接触压力都有减小的趋势。结构尺寸优化后,密封性能增强,接触宽度明显减小,密封圈根部摩擦和磨损得到改善,可以提高密封圈的使用寿命。     

一种含超弹性接触问题的密封结构的有限元求解方法

对所研究的密封结构进行了分解和简化。采用接触单元法,对其中的关键密封元件－O形密封圈建立了一种新的含有接触计算的超弹性有限元模型,并改进了网络的划分。运用国际通用I－DEAS软件和ANSYS有限元分析程序对其进行了求解。     

基于正交试验的深海Y形密封圈结构优化

为提高深海极端环境中Y形圈的密封性能,采用有限元仿真分析Y形圈往复运动中接触应力和剪切应力的特征,通过正交试验分析Y形圈的根部倒角、唇底深度、唇间夹角、唇底圆角半径、唇边长度5个截面参数对其最大接触应力和最大等效应力的影响规律。结果表明：Y形圈根部倒角对密封影响最大,唇底深度、唇间夹角和唇底圆角半径对密封性能的影响次之,三者的影响程度基本相当,唇间夹角对密封影响最小。提出一种优化的Y形圈结构,研究表明,其最大接触应力提高3.99%、最大等效应力降低20.50%;当从海面到下潜到深海5 km的过程中,Y形圈最大接触应力、最大等效应力优于优化前,二者增幅都小于5%。相关研究有效提高了Y形圈在深海环境中的密封性能和可靠性,具有工程应用指导意义。     

新型辅助密封圈的有限元分析

利用非线性有限元理论建立了某新型辅助密封圈的有限元模型;利用有限元软件MSC.MARC分析了该结构在安装和使用过程中的接触变形、接触密封界面上的接触应力分布及摩擦特性等.结果表明,该密封结构辅助密封性能好,能够承受较高压力,并且与轴之间的摩擦阻力小,耐磨性能好,适用于旋转密封以及往复密封.     

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...     

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。     

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。     

自紧式开口静态封严密封环结构的设计及优化

通过建立自紧式开口静态封严密封环的二维ABAQUS模型,利用控制变量的方法,研究侧壁厚、底壁厚及凸台直径等主要结构参数对自紧式开口静态封严密封环最大Mises应力、最大位移以及回弹率等的影响,得到的自紧式开口静态封严密封环各参数的最优取值范围。研究结果表明,侧壁厚对最大位移与最大Mises应力有很大的影响,底壁厚和倾斜角对密封环的回弹率作用明显。针对金属密封环不易压缩、预紧力大、在振动工况下易于疲劳泄漏等缺点,在现有的金属U形环及金属V形环的基础上进行优化设计,并通过试验进行验证。结果表明,优化后的封严密封环侧壁与底壁回转连接处应力强度明显下降,且密封环上的应力分布更为均匀;在相同的压缩量下,优化后的密封环位移数值更小,更有利于阻止密封结构的泄漏。