基于加速老化试验的海工装备O形密封圈寿命预测

针对海工装备O形密封圈实际工作中海水的酸碱性和海洋特殊环境,开展O形密封圈老化加速寿命试验。基于橡胶老化经验公式与阿仑尼乌斯加速模型,设计模拟海洋环境的老化加速寿命试验台,在湿度80%、盐度35%(质量分数)、pH值8.22的环境下,开展35、50与65℃下的老化加速试验;建立丁腈橡胶密封圈老化动力学模型,分析不同温度下压缩永久变形率随时间的变化规律,以及温度与老化时间以及压缩永久变形率之间的函数关系,预测海工装备中O形密封圈使用寿命。结果表明：密封圈在相同介质中不同温度下老化时,使用寿命随着温度升高而减少的速度并无明显变化。采用建立的密封圈老化动力学模型,推测出在25～30℃海水环境下密封圈使用寿命在1～1.5年之间,与实际使用寿命基本吻合。     

长期贮存条件下的O形橡胶密封圈摩擦力变化研究

该文以常见胶料O形橡胶密封圈为研究点,研究对比了O形橡胶密封圈在经过长时间贮存后的摩擦力变化规律,为活动密封结构长期贮存后的使用提供了借鉴。为了更加快速的得出O形橡胶密封圈摩擦力随贮存时间的变化规律,该研究依据GB/T20028-2005《硫化橡胶或热塑性橡胶应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度》对三元乙丙橡胶材料进行了热空气条件下的加速老化,得出了在径向动密封结构中,随着贮存时间的延长,O形橡胶密封圈与筒壁之间的动摩擦力存在变小趋势的结论。     

固体火箭发动机长期贮存下橡胶O形圈泄漏分析

使用ABAQUS有限元软件对贮存条件下固体火箭发动机(SRM)橡胶O形密封圈的力学状态和变形情况进行数值模拟分析。通过分析SRM密封结构的泄漏机制,在基于Roth密封理论建立的分子流泄漏模型中引入橡胶老化模型,建立长期贮存条件下橡胶O形圈的泄漏率模型,研究贮存时间、压缩率和法兰表面粗糙度对SRM长期贮存下橡胶O形圈泄漏率的影响。结果表明:SRM在贮存条件下橡胶O形圈的应力呈哑铃状对称分布,在橡胶圈和法兰的上下接触面附近、沟槽右侧壁易出现应力集中;SRM橡胶密封圈的泄漏率随贮存时间的增长而增大,初始泄漏率随时间推移增长较快,但最终趋于稳定;压缩率的增大有利于降低SRM密封结构的泄漏率;在相同的贮存时间内,法兰表面粗糙度越大,橡胶圈的泄漏率越大。     

SRM长期贮存下橡胶O形圈泄漏分析

使用ABAQUS有限元软件对贮存条件下固体火箭发动机（SRM）橡胶O形密封圈的力学状态和变形情况进行数值模拟分析。通过分析SRM密封结构的泄漏机制,在基于Roth密封理论建立的分子流泄漏模型中引入橡胶老化模型,建立长期贮存条件下橡胶O形圈的泄漏率模型,研究贮存时间、压缩率和法兰表面粗糙度对SRM长期贮存下橡胶O形圈泄漏率的影响。结果表明：SRM在贮存条件下橡胶O形圈的应力呈哑铃状对称分布,在橡胶圈和法兰的上下接触面附近、沟槽右侧壁易出现应力集中;SRM橡胶密封圈的泄漏率随贮存时间的增长而增大,初始泄漏率随时间推移增长较快,但最终趋于稳定;压缩率的增大有利于降低SRM密封结构的泄漏率;在相同的贮存时间内,法兰表面粗糙度越大,橡胶圈的泄漏率越大。     

基于加速老化的橡胶密封件使用寿命评估

该文利用控温箱进行橡胶样品的老化实验,通过测量压缩永久变形,判断橡胶样品的老化程度随时间的变化情况。以Arrhenius方程表示不同温度下的老化速度的关系,并利用时温等效原理和高温下橡胶样品老化的数据,估测常温下橡胶的老化情况。根据压缩永久变形量与密封能力的判断准则,给出由试验样品制备的橡胶密封件在常温下的预期寿命。     

滑移式机械密封的动态辅助密封圈性能研究

建立了滑移式机械密封装置上动态辅助橡胶密封圈的有限元模型;考虑到大变形及材料的非线性,分析了密封圈的应力分布情况及其摩擦特性,与实际的结果进行了对比;讨论了辅助密封圈工作状态下的微动特性,研究了其运动规律并推导出其轴向阻尼系数。结果表明,采用Mooney-R ivlin非线性有限元本构关系可得到接近实际工况的接触压力和摩擦力;橡胶动态辅助密封圈的初始压缩率对其性能有较大影响,随着初始压缩率的增加,密封面上的接触压力不断增加,但是摩擦力却逐渐增大,使动态辅助密封圈的浮动性恶化,因此初始压缩率存在一最佳范围。     

基于流固耦合的橡胶O形圈老化对密封性能的影响研究

橡胶O形圈在高温受压的环境下易发生老化并产生泄漏,而最大接触压力和永久压缩变形不足以判定密封系统的密封性能。为了更加精准研究橡胶O形圈在高温受压情况下的老化对密封性能的影响,通过实验获取橡胶O形圈老化后的泄漏率和性能数据,构建有限元仿真模型,获取不同老化时间下的密封面接触压力,结合流固耦合模型计算出理论泄漏率。通过对比不同老化时间后的橡胶O形圈的实验泄漏率和密封面接触压力评估其密封性能。对比数值模型得到的结果和实验结果,发现理论模型与实际情况一致性较好,验证了该理论模型可为橡胶O形圈的老化行为分析、预测提供指导。     

利用试验与领先使用相结合的方法调整设备维修周期

为调整某设备的维修周期,该文首先分析了该设备的薄弱环节为橡胶密封圈,对橡胶密封圈进行加速老化试验,采用回归分析法推导出温度、压缩永久变形率和寿命的关系,并结合领先使用法确定出其使用寿命,以此为根据调整该设备的维修周期。试验法与领先使用法得出的寿命结论一致,橡胶密封圈的寿命可由2年延长至5年。     

临近空间载人舱舱门密封特性研究

为研究临近空间载人舱舱门密封特性,对临近空间载人舱舱门P形橡胶密封圈进行有限元压缩行为仿真分析,分析P形橡胶密封圈主副密封面密封接触宽度和接触应力随舱门间隙与舱门行程变化的规律,并根据该规律给出舱门压缩行程和舱门密封间隙的设计推荐值。基于ROTH泄漏模型推导出P形橡胶密封圈的总漏率模型,并计算该泄漏模型的稳态漏率值。通过舱门密封试验,对P形橡胶密封圈的总漏率进行验证。P形橡胶密封圈总漏率计算值与试验结果基本吻合,验证了P形橡胶密封圈总漏率模型的有效性。     

机械密封用橡胶O形圈一些问题的探讨

在机械密封中,橡胶O形圈属于辅助密封元件,但也是机械密封的基本零件之一。橡胶O形圈在工作时,其截面处于压缩状态(见图1),而内径则处于拉伸状态(见图2)。     

旋转动密封系统中丁腈橡胶O形圈的时效研究

以燃气表中O形圈为研究对象，研究O形圈在旋转动密系统中长效密封性能；从密封机制及特点出发，对O形圈失效机制进行分析。以时间和转速作为研究主要影响因素，以压缩永久变形作为密封性能定量评价指标，进行全面试验与分析，并以二次多项式回归分析获得预测模型并进行试验验证。结果表明：试验用O形圈长期密封性能可靠；使用时间与转速对O形圈压缩永久变形影响均显著，其中使用时间的影响大于转速；转速一定时，时间越长，压缩永久变形越明显，时间相同时，转速越大压缩永久变形越明显。预测模型能够较好地预测不同条件下燃气表旋转动密封性能，可应用于工程实践设计。     

DOI:10.3969/j.issn.0254-0150.2012.08.008

利用INSTRON高频疲劳试验机对O形辅助密封圈进行松弛试验,获得气体和水润滑2种状态下O形辅助密封圈载荷随时间的变化曲线,通过数据处理获得其轴向动态刚度和阻尼,根据经验公式进一步确定其角向刚度和阻尼.分析O形辅助密封圈在气体和水润滑下动态刚度和阻尼随着加载频率、位移、转速的变化规律.结果表明:在气体和水润滑下,在一定范围内辅助密封圈的动态刚度和阻尼值随加载频率的升高而增大;在水润滑状态下,随着加载位移量的增大,辅助密封圈的动态刚度和阻尼值逐渐变小;在气体和水润滑下,都存在一转速临界值,在临界值之前,随转速的增加,轴向动态刚度增大,轴向动态阻尼减小;在临界值之后,轴向动态刚度和阻尼值不再变化,稳定在某一值.     

机械密封浮动环处O形密封圈动态刚度和阻尼的测量

利用INSTRON高频疲劳试验机对O形辅助密封圈进行松弛试验,获得气体和水润滑2种状态下O形辅助密封圈载荷随时间的变化曲线,通过数据处理获得其轴向动态刚度和阻尼,根据经验公式进一步确定其角向刚度和阻尼。分析O形辅助密封圈在气体和水润滑下动态刚度和阻尼随着加载频率、位移、转速的变化规律。结果表明:在气体和水润滑下,在一定范围内辅助密封圈的动态刚度和阻尼值随加载频率的升高而增大;在水润滑状态下,随着加载位移量的增大,辅助密封圈的动态刚度和阻尼值逐渐变小;在气体和水润滑下,都存在一转速临界值,在临界值之前,随转速的增加,轴向动态刚度增大,轴向动态阻尼减小;在临界值之后,轴向动态刚度和阻尼值不再变化,稳定在某一值。     

流体密封橡胶圈密封性能分析

对通用的O形橡胶密封圈结构进行简化,采用罚函数接触单元法,对其中的关键密封元件O形橡胶密封圈采用超弹性单元建立了包含接触的非线性模型,并运用通用大型有限元分析软件ANSYS对其进行了求解。对于不同变形情况下的压缩量,以及压缩后施加侧压后的应力进行了分析。同时还对照计算了O形圈接触界面摩擦因数不同情况下的变形及扭转。结果表明,所采用的方法能够预测O形圈压缩中的变形和应力等特征参数,增加对O形密封圈密封性能的了解,并对同类密封结构设计有一定的指导意义。     

氟橡胶密封材料的湿热老化机制

通过对氟橡胶密封材料的湿热老化试验研究,以及老化试验前后材料的红外光谱分析与压缩永久变形测量,分析老化引起材料内部的分子结构变化,建立不同老化条件下材料性能随老化时间变化规律。结果表明:温度和湿度对橡胶压缩性能的影响都很明显,温度影响更加显著;氟橡胶在不同的老化条件下具有不同的失效机制,在湿热条件下主要是分子交联和水解,在热氧条件下是分子断裂和交联。     

铲土运输机械

正装载机GJ20162050装载机静液压O形密封圈漏油失效分析与改进[刊,中]/张丽/工程机械.—2016,47(1).—17~22本文对比分析了本公司采用的O形密封圈与标杆企业用"Parker"O形密封圈的材料性能。结果发现,O形密封圈失效是由自身的弹性不足,抗压缩永久变形能力差造成的;给出了除O形密封圈本身性能外,影响静液压系统密封漏油的若干建议;采用一种压缩永久变形率为25%的新型O形密封圈1819号试用,经改进,市场漏油反馈显著降低。图2表5GJ20162051 200kW轮式装载机变速箱     

建筑给排水管道橡胶密封圈老化程度测试及密封性能分析

为延长给排水管道橡胶密封圈的使用寿命,通过建筑给排水管道橡胶密封圈老化程度测试,分析其密封性能。以固定质量分数的三元乙丙橡胶、炭黑N115、氧化锌、硬脂酸与不同质量分数的硫磺、防老剂4010NA、促进剂TMTD/NS、增塑剂A为配方材料,制备不同配比的建筑给排水管道三元乙丙橡胶密封圈。采用正交试验法通过在85℃污水介质下,研究不同配方材料添加量对三元乙丙橡胶密封圈老化性能指标的影响,获取三元乙丙橡胶密封圈试件最佳配比;通过对试验管道作漏水检测以及不同热氧老化试验,分析试件的耐老化性能与密封性能。试验结果表明：硫磺、防老剂4010NA、促进剂TMTA、促进剂NS、增塑剂A的配比为0.6∶2.2∶1.8∶1.5∶2时,制备的密封圈试件压缩率指标最高、压缩永久变形指标值最小;热氧老化温度为85,100℃时,经90 d老化,密封圈试件密封性能最突出;热氧老化温度升至115,130℃,分别经17,5 d老化后,其密封性能明显下降;24%压缩率下,管道可承受的最大压力为4 MPa,在该压力下仍能保证管道不漏水。     

丁腈橡胶热空气老化力学性能分析及贮存寿命预测

老化是影响橡胶弹性体密封力学性能和使用寿命的重要因数之一。通过对丁腈橡胶密封材料进行不同温度下的热氧老化加速实验,开展老化实验时间及老化温度对橡胶力学性能的影响分析,并基于Arrhenius方程进行温度外推的方法预测橡胶贮存寿命。结果表明:随老化温度的升高和老化时间的延长,丁腈橡胶的硬度增大、拉断伸长率下降,100%定伸应力先迅速上升后趋于平缓,而拉伸强度在老化初期升高后期下降,压缩永久变形逐渐增大;当老化温度超过105℃后,丁腈橡胶的力学性能快速降低;以拉断伸长率为寿命预测评价指标推导出丁腈橡胶在23℃下的老化失效时间约为13年。     

核电站人员闸门用O形密封圈研究

人员闸门是核电站安全壳的重要组成部分之一,能确保安全壳压力边界的密封性。闸门通过双道O形密封圈来实现其密封功能,密封圈的材料性能,尤其是老化性能对其密封性与可靠性起着决定性作用。文中结合试验论证,综合分析了密封圈材料的老化机理和密封性能的可靠性,对多种人员闸门用O形密封圈材料进行了热老化、辐照老化试验,并验证了在LOCA环境下的密封性能,得到了完整试验数据,为核电站密封材料的设计和应用提供了理论及实践依据。     

热机耦合作用下冲击螺杆钻具传动轴密封性能分析*

针对高温、三维复合运动(往复+旋转)耦合作用下冲击螺杆钻具传动轴总成密封失效问题,设计氢化丁腈橡胶热老化试验,基于热老化试验数据建立热老化效应冲击螺杆钻具传动轴总成O形密封圈三维有限元模型,采用有限元方法研究流体压力、温度、摩擦因数和往复速度对传动轴总成O形密封圈静密封及动密封性能的影响。结果表明:静密封状态下高应力区位于O形密封圈右侧,高接触压力区位于O形密封圈内接触面、外接触面和侧面,最大von Mises应力和最大接触压力随着流体压力和温度的增大而增大,最大接触压力整体上随着摩擦因数的增大而减小;动密封状态下最大von Mises应力和最大接触压力在往复速度为0.4 m/s和摩擦因数为0.25出现异常规律,最大von Mises应力和最大接触压力随着流体压力和温度的增大而增大。由此建议密封圈在静密封和动密封状态,在往复速度小于0.4 m/s和较小摩擦因数下运行。