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...     

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。     

汽车轮毂轴承唇形密封圈密封性能优化研究

为优化汽车轮毂轴承唇形密封圈的结构,在ANSYS有限元分析软件中建立其有限元模型,研究轴向过盈量、弹簧以及侧唇倒角对唇形密封圈密封性能的影响。研究结果表明:轴向过盈量对唇形密封圈的密封性能影响较大,当轴向过盈量小于0.5 mm时,随着轴向过盈量的增大,唇形密封圈的密封性能变好,当轴向过盈量大于0.5 mm时,随着轴向过盈量的增大,唇形密封圈的密封性能变差;与带弹簧的密封圈相比,不带弹簧的密封圈的最大等效应力、应变和接触压力的出现位置发生改变,且其最大值皆小于带弹簧密封圈的,因此带弹簧唇形密封圈的密封性能更好;与上侧唇倒角相比,下侧唇倒角对密封圈等效应力分布的影响更大,对密封性能的影响更加明显。     

唇形橡胶密封圈非线性接触有限元分析

借助于大型非线性有限元分析软件ABAQUS,对自行设计的非标准件唇形橡胶密封圈进行了三维装配体非线性接触有限元分析, 对唇形密封圈在不同初始过盈量和油压下的变形与应力情况进行了分析研究.结果表明:最大接触应力随着初始过盈量增加而增加;在不同油压作用下,最大接触应力始终大于油压, 满足唇形圈的密封条件,并经实践检验,证明有限元分析结果是正确的.     

液压缸活塞密封性能的有限元分析

以某油缸的活塞密封为研究对象,运用有限元分析方法,借助ANSYS软件对O形圈和唇形圈进行了有限元分析,并比较了二者综合等效应力分布情况。结果表明:密封圈的应力集中区域为密封圈与缸筒接触以及密封圈挤进间隙且与活塞沟槽(或者挡圈)接触的区域,这两个部位是密封圈的薄弱环节;唇形圈内部的应力分布比O形圈内部的应力分布明显均匀,应力集中现象不明显,从理论上验证了采用唇形圈代替O形圈的密封方式,能够在一定程度上解决由密封失效引起的油缸内泄的设想;用有限元方法研究液压缸密封性能具有直观、快速、可靠的优势,该思路和方法同样适用于其它类型的密封元件。     

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...     

表面纹理对旋转轴唇形密封性能的影响

在唇形密封圈唇端两侧设置整齐排列的圆形、正方形和等边三角形3种凹坑纹理形式,建立具有表面纹理的旋转轴唇形密封圈的有限元模型,并分析获得密封面静态接触压力和变形系数矩阵;建立综合考虑混合润滑和空化及表面纹理形状影响、耦合流体场和弹性变形场的唇形密封圈接触区域密封数值计算模型,并建立集有限元分析与数值计算于一体的唇形密封圈接触区域泵吸率计算流程。计算结果表明:表面纹理结构使得密封唇与轴的接触压力相对下降,且有效地增大唇形密封圈的膜厚并改善泵吸效果;相较于圆形和正方形纹理,三角形纹理对唇形密封圈的改善效果最佳。但表面纹理结构在改善密封区域润滑状态的同时,也造成密封动态压力的波动,且三角形纹理的影响更显著。     

旋转轴唇形密封圈技术要求和使用要点

正旋转轴唇形密封圈是工程机械常用配件。全面了解旋转轴唇形密封圈的技术要求和使用要点,是做好工程机械维修工作的重要环节。1.结构和原理(1)结构旋转轴唇形密封圈主体由橡胶制成,其外径部位设有金属骨架。金属骨架的作用是增强密封圈强度,以便牢固地安装在座孔中。旋转轴唇形密封圈有6种型式,即内包骨架型、外露骨架型、装配型、带副唇内包骨架型、带副唇外露骨架型和带副唇装配型。旋转轴唇形密封圈内径为弹性密封唇,其在     

密封(下)

唇形密封圈唇形密封圈俗称皮碗,主要用于往复运动的密封。依靠唇边部分与被密封面的紧密接触来实现密封。根据断面形状的不同,可分为U 形、V 形、Y 形、L 形、J 形和特殊形状密封圈等(见表3)。     

基于ABAQUS的旋转轴唇形油封温度场分析

考虑摩擦生热、热滞后热源对旋转轴唇形密封圈温度场的影响,模拟油封在特定工作条件下的温度分布。应用有限元分析软件ABAQUS,建立唇形油封的三维有限元模型,并对某优化前后的唇形油封的非稳态温度场进行仿真,获得压力、转速与油封温升之间的关系曲线。仿真结果表明:该优化前后的唇形油封的温度场分布均满足密封要求;且在分析的工作参数范围内,密封圈温度随压力的增大而减小,随转速的增加而增大;摩擦面上的温度从两侧向中间逐渐增加,最高温度位于中间位置靠近空气侧;且优化后的油封随着转速的增大和压力的升高,温度的变化幅度趋于平缓,证实了优化后油封的较好密封性能和散热性能。     

基于流固热多场耦合的高速旋转唇形密封性能研究

针对一种橡胶材料高速旋转唇形密封,结合其自身结构及应用工况,通过方程离散化计算等方法,建立定量分析密封系统密封性能的数值仿真模型。基于所建立的模型对密封实际服役状态下界面流体力学、宏观固体力学、表面粗糙峰微观接触力学、唇口摩擦生热等多物理过程之间的耦合关系进行分析,借助实验验证并完善数值仿真模型的准确性。通过所建立的数值仿真分析模型研究油封唇口接触压力分布、唇口温度、摩擦力矩及泄漏率等衡量密封性能的关键参数随转速的变化规律。结果表明：在高转速条件下考虑摩擦生热时油封径向力减小,接触宽度增加,摩擦力矩减小,说明摩擦热对油封密封性能产生较大影响。     

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。     

The contact forces of lip seals for a ball bearing

Simplified equations are derived for the evaluation of the axial contact forces for a special design of lip seal for bearings. The contact forces of the lip seals for a ball bearing are analysed as a function of the ratio of real contact length, the thickness of the seal lip, the inclined angle of the seal lip, and the deflected interference between the edge of the seal lip and the rotating inner ring. An experimental apparatus is developed for testing the seal lip contact forces. Using a non-linear FEM program, the contact force of the seal lip was analysed for various values of the deflected interference. The calculated results show that the deflected interference and the circumferential stress cause considerable change of contact forces for the low sealed lubricant pressure. The results of contact forces obtained from the derived equation for the contact force are in good agreement with experimental and numerical results.     

混合润滑状态下旋转唇形密封的失效机制模型

为探究旋转唇形密封的失效机制,综合考虑流体、微凸体、弹性变形和温度对旋转唇形密封的影响,构建旋转唇形密封多场耦合模型,并基于多场耦合模型与关键点更新策略提出混合润滑状态下旋转唇形密封的磨损退化模型仿真方法。通过设计故障模拟试验,将试验结果与仿真结果进行对比,验证了仿真方法的有效性。结果表明：唇形密封件在初期磨损速率较大,之后趋于平缓;唇尖处接触压力最大,磨损速率最大。     

橡胶油封摩擦生热数值模拟与实验验证*

将橡胶油封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,采用力场-温度场耦合的方法对油封与高速旋转轴之间的摩擦生热问题进行数值模拟,并与油封工装试验结果和红外成像仪测量的温度进行比较。模拟得到的油封摩擦扭矩和唇口温度与试验结果吻合很好,表明采用力场-温度场耦合方法可以预测油封的抱轴力和摩擦扭矩,以及稳态下的摩擦生热温度场,这为类似旋转密封件摩擦生热问题的仿真分析提供一种有效途径。     

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。     

干气密封T型槽底部微纹理织构性能研究

为提升干气密封中双向旋转式密封的密封性能,选取干气密封T型槽为研究对象,在T型槽中设计4种有序微纹理。基于气体润滑理论,采用有限差分法求解雷诺方程,以转速、压力、气膜厚度、微纹理深度为自变量,研究各参数对T型槽密封性能的影响规律。结果表明：微纹理造型设计可有效提升密封性能;转速和压力提高、气膜厚度降低均可提高开启力,压力提高、气膜厚度变大、转速降低可引起泄漏量增加;4种微纹理T型槽的密封性能随工况参数变化规律基本一致;径向微纹理排列相比于周向排列的密封效果更好,复合型微纹理排列效果比单一排列密封效果更好,其中纵-横微纹理的T型槽的密封性能最好。     

径向金属密封唇部结构接触力学研究*

由于初始过盈量和介质压力的作用,井下流量控制阀径向金属密封唇部的应力和应变梯度变化很大,很容易发生塑性变形。为研究径向金属密封唇部接触力学行为,提出径向金属密封唇部的圆弧结构,基于接触力学建立径向金属密封唇部轴对称结构的圆弧-平面接触模型,得出径向金属密封唇部结构接触力学参数的理论关系式,并基于有限元方法进行验证。径向金属密封唇部接触力学参数的理论解与数值解相符,接触宽度、最大接触应力、初始过盈量和平均接触应力的平均相对误差分别为8.86%、6.96%、8.88%和4.33%,满足工程设计要求。研究表明：径向金属密封唇部的最大接触应力与初始过盈量、径向金属密封唇部径向厚度和轴向厚度成正比,与径向金属密封唇部圆弧半径成反比,因此可通过增加初始过盈量、径向金属密封唇部径向厚度和轴向厚度来增加径向金属密封唇部的最大接触应力。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。