蒸压釜Y形橡胶密封圈有限元分析及结构优化

采用有限元方法分析蒸压釜Y形橡胶密封圈在预安装、预压紧及工作状态下的变形与应力分布特性,结果表明蒸压釜密封槽密封腔的密封主要依靠Y形圈唇尖部位完成,同时该部位也最易损坏。分析蒸压釜Y形密封圈结构参数与密封圈应力变化之间规律,得到对Y形密封圈密封性能影响较大的结构参数,并通过正交试验方法对Y型密封圈进行结构优化。通过优化,在保证接触面可靠的接触压力的条件下降低了Von mises应力,且Von mises应力最大值位置由原来的密封唇尖转移到密封唇内侧,有效降低密封唇唇尖部位发生损坏的可能性;同时唇夹角的增大与Y形圈长度的减小可以达到节省材料的目的。因此,通过对Y形密封圈的优化达到了延长使用寿命、节省材料的目的。     

基于正交法的凿岩机水封Y形圈结构参数优化

凿岩机水封在工作过程中承受旋转和冲击复合作用,易造成Y形圈密封失效和疲劳失效。为提高凿岩机水封性能,综合考虑旋转和冲击2种运动形式,对不同结构参数下的Y形密封圈性能进行有限元仿真;基于正交试验法,以最大接触应力和最大von Mises应力作为密封性能评价指标,通过极差分析得出影响密封性能的主、次要因素,并对Y形密封圈结构参数进行优化改进。结果表明：对最大接触应力有显著影响的因素是唇厚、倒角长度和唇长度,最大接触应力随唇厚和倒角长度的增加呈上升趋势,随唇长度的增加呈下降趋势;对最大von Mises应力有显著影响的因素是唇厚、唇口深度和唇与钎尾夹角,最大von Mises应力随唇口深度和唇与钎尾夹角的增加呈上升趋势,随唇厚的增加呈下降趋势。经过优化改进后,Y形密封圈的最大接触应力和最大von Mises应力分别下降了15%和45%。在保证密封效果的条件上,最大接触应力的下降减少了Y形密封圈的磨损,而最大von Mises应力的大幅下降,大大提高了Y形密封圈的寿命。     

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。     

超高压高低温条件下节流阀Y形圈的影响因素分析

为研究天然气设备中节流阀的Y形密封圈在超高压、高低温工况下的影响因素,选择PTFE及其4种改性材料作为密封材料,研究唇口过盈量、唇前角、唇后角对Y形密封圈静密封性能的影响。结果表明：Y形密封圈最大von Mises应力随唇口过盈量增加而减小,随唇前角和唇后角的增大先增加后减小;内唇最大接触应力随唇口过盈量、唇后角的增加而增大,随唇前角的增加先增大后减小。选取密封圈宽度、基体高度、唇尖高度、唇前角、唇后角5个参数,采用ISIGHT软件对各参数进行灵敏度分析。结果表明：密封圈宽度及基体高度对Y形密封圈最大Mises应力及内唇接触应力影响最大。通过多岛遗传算法获得密封圈的优化尺寸,通过试验验证理论设计结果。     

基于ANSYS的Y形橡胶密封圈密封性能研究

利用有限元软件ANSYS模拟分析了往复运动Y形密封圈的静态和动态密封性能。研究了短唇倾角、唇谷高2个结构参数对Y形密封圈静态密封性能的影响;分析了工作油压、往复运动速度和摩擦系数3个工况参数对Y形圈动态密封性能的影响。结果表明:当短唇倾角在6°~10°,唇谷高在5~6 mm时,Y形圈的静态密封性能较好,且随着短唇倾角和唇谷高的增加,其静态性能增强;当工作油压小于10 MPa、往复运动速度在0.2~0.5 m/s时,Y形圈的动态密封性能较好,而密封圈与活塞杆间的动态摩擦系数对其密封性能影响不明显。     

采油树平板闸阀柔性密封圈结构优化设计

为了提高采油树平板闸阀密封圈的密封性能,在泛塞封的基础上,设计一种密封圈本体唇边开有锯齿状凸起的新型柔性密封结构;运用有限元分析方法模拟密封圈的工作状况,分析柔性密封结构特性参数对密封圈密封性能的影响,获得不同柔性密封圈结构参数下密封面间接触应力分布规律,并对新型密封结构进行优化。结果表明:密封面间最大接触应力随唇边锯齿数量、唇边夹角度数的增大而增大,随唇谷夹角度数的增大而减小;新型密封结构选择锯齿数量为3、唇边夹角为20°、唇谷夹角为30°的特性参数时,其最大接触应力比常规Y形密封圈提高了15倍;新型柔性密封结构的密封圈与阀杆、阀盖壁面间接触应力比常规Y形密封圈有显著提高,提高了密封圈的密封性能。     

往复密封轴用Y形密封圈密封性能分析

为研究往复密封轴用Y形密封圈在静、动密封工作时的密封性能,利用有限元软件ABAQUS建立了Y形密封圈二维轴对称有限元模型,讨论了工作压力、密封间隙、往复运动速度、摩擦系数对其密封性能的影响。结果表明:静密封工作时,Y形密封圈内部应力基本呈对称分布;动密封工作时,Y形密封圈内唇侧应力明显大于外唇侧应力,外行程应力变化波动幅度大于内行程相应应力变化波动幅度,外行程更易引起密封圈失效;Y形密封圈根部、上端开口处、内唇唇口、密封圈与活塞轴接触区域较易发生失效;Y形密封圈最大接触应力均大于相应工作压力,具有较好的密封性能;往复运动速度对最大Von Mises应力影响较小;工作压力、密封间隙、摩擦系数对最大剪切应力影响较大。     

基于田口试验方法的双唇Y形拉杆封参数优化研究

为了探究不同结构及运行参数对双唇Y形密封性能的影响以及最优动态密封参数组合,利用ABAQUS有限元分析软件模拟分析双唇Y形拉杆密封在静压状态下的密封性能,通过改变第二内唇的左右倾角、轴向位置和过盈量,研究参数变化对双唇Y形拉杆密封性能的影响。分析动态密封下工作压力、活塞杆运行速度和密封件粗糙度对双唇Y形圈的摩擦力矩、泄漏量的影响。并利用田口试验设计方法对密封圈参数进行优化,确定参数的最佳水平。结果表明:随着第二内唇过盈量增大,两个唇最大接触压力均随之增大,而轴向位置对第二内唇最大接触压力影响不明显;当第二内唇左倾角大于25°、右倾角大于30°后最大接触压力波动显著增加;密封圈与活塞杆间的摩擦力随着密封件粗糙度、密封压力的增加而变大,而往复速度对摩擦力影响不大;当粗糙度大于0.95 μm时密封出现外泄漏,密封压力的增加使密封圈的净泄漏量逐渐减小。研究的双唇往复密封最佳动态密封参数组合为工作压力8 MPa、粗糙度0.9 μm、活塞杆运行速度10 mm/s。该研究结果可为具有微小扭转或弯曲变形工况下的液压缸拉杆密封设计提供参考。     

Y形密封圈失效原因及解决措施

针对Y形密封圈在往复动密封中容易损坏失效的问题,可以从以下6个方面防止其损坏,避免系统产生故障。 (1)间隙咬伤 Y形圈的间隙咬伤现象发生在其根部,如图1所示。在油液压力作用下,Y形圈根部的一部分会被挤入密封间隙中,导致其局部应力     

超临界CO2连续萃取装置不同密封结构性能比较

为探究超临界CO₂连续萃取环境下合适的料仓用密封件,利用ANSYS软件建立O形、Y形与U杯形密封圈二维对称模型,分析推入过程中压缩量、摩擦因数影响下密封件的接触应力、等效应力和最佳推入形式,以及承压状态下密封件应力分布与应力的变化规律。结果表明:在推入过程中,O形圈拥有较好的预紧密封性能,U杯形圈的等效应力最小且应力分布均匀;随着压缩量与摩擦因数的增大,O形与Y形圈应力变化会发生波动,而U杯形圈各应力保持线性增长;承压工作状态下,唇形的Y形和U杯形密封件密封性能优于O形圈; Y形圈在高压工况下密封性能最优异,但低唇底部容易发生剪切破坏,影响其使用寿命,而U杯形圈在高压工况下密封性能表现最稳定、可靠。     

装Y形密封圈的简易工装

我们使用的多轴钻液压进给油缸中的密封件,其中有Y形密封圈,材料为聚氨脂。这种密封圈截面小,结构紧凑。密封性、耐磨性和耐油性等方面都比耐油橡胶的Y形密封圈优越。它的内、外唇根据轴用和孔用的不同而制成不等高,可以防止运动件切伤密封唇。不等高唇Y形圈,其短唇与密封面接触,滑动摩擦阻力小,耐磨性好,寿命长。长唇与非运动表面有较大的预压缩量,摩擦阻力大,工作时不易窜动,有很长     

往复运动Y形密封圈温度场的结构优化

通过使用ANSYS软件对往复运动Y形密封圈的温度场进行仿真研究,通过对Y形密封圈增加散热孔而改善密封圈的温度场分布,对Y形密封圈结构进行了优化和受力分析,对优化后的Y形密封圈做了相应的结构应力学分析,降低了密封圈最高温度。比较了不同散热孔径的大小对密封圈等效应力的影响,分析了温度场对密封圈密封性能和使用寿命的影响,得到了优化后的Y形密封圈的温度场分布,保证了密封圈的密封性能并且密封圈温度场得到改善,达到了降低温升的效果。     

Y形密封圈的有限元分析及结构改进

采用有限元软件ABAQUS,分析活塞和活塞杆间Y形密封圈密封面上的接触压力和摩擦力。针对Y形密封圈存在的密封面接触压力过大和摩擦力波动较大的问题,在原来的Y形圈唇部增加一个O形密封圈,起静密封和提供弹力支撑的作用。分析结果表明,优化后Y形圈接触压力和摩擦力明显减小,且摩擦力曲线波动更小,既能保证密封效果,又减小了因摩擦过大引起的Y形圈磨损失效,提高了Y形圈的使用寿命。     

钻井稳定器Y形密封圈的数值仿真研究

稳定器在石油钻井中对井眼轨迹的控制具有重大作用,它的正常运行要求其内部的Y形橡胶密封圈对液压油进行有效地密封.通过建立稳定器中Y形密封圈的非线性有限元分析模型,对唇外径分别为70 mm和115 mm两种类型的Y形密封圈进行了分析,得到唇外径为70 mm及115 nn的两种密封圈其,临界工作压力分别为14.69 MPa和15.53 MPa.最后通过等效Von Mises应力对所得临界工作压力进行校核,结果表明通过最大接触压力判据所得数值是正确的.所得研究成果可对控制稳定器Y形密封圈密封失效提供理论依据,为提高稳定器的可靠性从而提高石油钻探效率提供指导.     

基于Pro/E与Workbench的超大型蒸压釜壁厚优化设计

基于虚拟样机概念,采用Pro/E的二次开发参数化建模手段对内径为4000mm的超大型蒸压釜进行设计,运用Workbench对壁厚进行优化设计。依据相关标准规范,并考虑蒸压釜多支座和自重载荷的影响,对蒸压釜的应力状态进行分类与评定。结果表明:通过优化釜体计算厚度可减少2.27mm,釜体的材料消耗降低9.13%。采用这种参数化建模与优化的方法,对直径4500mm、5000mm、5500mm、6000mm的蒸压釜进行快速建模装配与优化设计。本研究方法可提高设计计算的效率,有效降低蒸压釜制造材料的消耗量。     

旋转尾管悬挂器轴承密封圈的有限元分析及结构优化*

采用有限元分析软件ANSYS对旋转尾管悬挂器轴承的密封结构进行有限元分析,并进行参数及结构优化。应用ANSYS的PDS模块分析密封圈的几何尺寸对最大接触应力和最大等效应力的影响,得到对最大接触应力和最大等效应力影响最为灵敏的共同参数为唇夹角、密封圈宽度、密封圈长度、密封圈根部长度。应用ANSYS的优化设计模块对4个共同参数进行优化,得到优化序列。优化后密封圈与挡圈的最大接触应力增大了44%,最大等效应力降低了29.1%。     

往复密封用X形圈的优化设计及有限元分析

针对液压系统用X形密封圈的易失效部位,对其截面结构进行了改进设计.依据有限元理论,在有限元软件ABAQUS中建立了X形圈和其优化结构的二维轴对称密封模型,分析了它们在静密封和往复动密封中的密封性能.通过分析比较发现,对X形圈截面优化后可以提高其承载能力和疲劳寿命,增强其密封性能；在承载范围内,流体的压力越大,密封圈的最大等效应力和最大接触应力越大；往复运动速度越大,主密封面的最大接触应力随时间的波动性就越大.     

硬度对液压马达O形密封圈性能影响的分析

以仿真转台液压马达密封结构为研究对象,利用有限元分析软件ABAQUS建立其有限元模型,采用罚函数技术和库仑摩擦模型对O形密封圈和马达密封副间的摩擦接触进行有限元分析,研究O形密封圈材料硬度对接触压力、密封圈Mises应力和密封圈与马达密封副间接触面积的影响,分析接触压力、密封圈Mises应力峰值和接触面积的分布规律。结果表明：接触压力随O形密封圈材料硬度的变化呈“驼峰”式变化;在“驼峰”位置随材料硬度的增加而增大;材料硬度小于85 HA时,对O形密封圈Mises应力的影响并不明显;材料硬度大于85 HA时,Mises应力增大幅度变大,容易导致密封圈损坏;密封圈与马达轴间静接触面积整体上随密封圈材料硬度的增大而减小,故应尽量控制密封圈硬度,保证足够的接触面积。     

D形橡胶密封圈的有限元分析及改进

采用ABAQUS软件分析介质压力、预压缩率对D形橡胶密封圈的变形、接触应力、米塞斯应力和剪切应力的影响,并和近似尺寸的O形圈进行对比。通过分析发现:相比于O形圈,D形圈内部米塞斯应力作用范围更小,而其接触面宽度更大;不同介质压力下D形圈能获得更好的密封性能,但压力较低时其寿命将小于O形圈;在较小预压缩率下D形圈更易获得良好的密封效果,且寿命也更长;高预压缩率下D形圈仍能获得更好的密封效果,但更容易出现老化;在圆弧与矩形连接处添加圆角凸台,结构优化后可有效降低D形圈内部的米塞斯应力以及剪切应力,使其具有更长的使用寿命。     

液压缸往复密封圈表面接触应力监测研究

在液压缸中，往复动密封圈表面接触应力是决定其密封有效性的关键，但由于在工作过程中对往复密封表面接触状态进行监测的难度很大，因此对其变化规律仍缺乏深入了解。针对这一问题，以液压缸活塞杆Y形密封圈为对象，通过有限元仿真分析密封圈内唇磨损对密封圈表面接触应力的影响，确定密封圈表面接触应力的最佳监测部位；采用光纤光栅传感器(FBG)进行密封槽表面接触应力监测试验，通过铺设于密封槽的FBG传感器采集应力数据，得出密封圈周向和轴向接触应力均随内唇磨损增加呈现先增大后减小的趋势，与仿真结果一致；接触应力对密封磨损程度变化的响应灵敏度会随密封压力的增加而增大。研究结果为液压缸实际运行过程中往复动密封状态的监测提供了依据。