尾轴密封用高速高压唇形密封圈失效研究

针对尾轴密封用高速高压唇形密封圈在模拟试验器运转过程中出现的泄漏故障,从唇形密封圈失效后的形貌特征以及结合红外光谱分析,确定唇形密封圈失效的主要原因为:高速、高压差交变载荷作用下,橡胶与金属粘着磨损同时摩擦生热加速橡胶老化,导致材料发生断裂,唇形密封圈密封失效;提高材料的耐高温性以及降低材料表面摩擦系数,能够有效解决唇形密封圈密封泄漏的难题。     

车辆盘式制动分泵密封圈受力特性分析

车辆制动分泵中的橡胶密封圈在制动和释放过程中的受力变化特性影响车辆的制动性能。通过对密封槽和橡胶密封圈尺寸特性的分析,试验测试活塞与密封圈之间动静摩擦过程的受力特征;通过试验合理确定各仿真参数,建立密封橡胶圈基于Yeoh超弹性模型,分别分析在预压紧状态、制动状态和制动释放状态下,矩形橡胶密封圈的应力和应变的特性;分析制动分泵中矩形橡胶密封圈、密封槽结构,以及制动摩擦材料相关特性对制动的影响,并给出制动释放时橡胶圈回复力大小的理论计算公式。结果表明:盘式制动器在制动过程中,活塞的实际移动距离很小;在制动力释放时,制动盘与摩擦材料的分离间隙很小,制动盘和摩擦材料会处于轻微的接触状态;密封槽采用斜面结构可以即保证较好的密封效果,又可以减少橡胶圈的内应力。     

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.     

组合密封圈密封性能仿真研究

为分析组合密封结构密封性能,对其密封状态下应力进行仿真研究。通过静态压缩实验获取橡胶材料和聚四氟乙烯材料力学性能;建立组合密封圈的有限元模型,研究了预压缩率、侧向油压和作动器运动方向对橡胶O形圈密封性能的影响;进一步分析了运动方向对斯特封密封性能的影响。研究表明,密封圈应力与压缩率、油压成正比,运动方向对O形圈应力有影响,运动方向对斯特封应力影响较小。     

基于ABAQUS的橡胶密封圈应力松弛分析

橡胶O形密封圈在高温工况下会发生应力松弛并导致密封失效。基于橡胶黏-超弹本构模型,利用有限元软件ABAQUS建立橡胶O形密封圈与沟槽接触的非线性有限元模型,分析O形密封圈在不同压缩率、不同油压、不同温度下的应力松弛情况及应力分布。结果表明:接触界面上的接触应力分布近似呈抛物线;O形密封圈应力在初期先急剧衰减,而后逐渐缓慢降低;压缩率和油压对应力松弛影响不大,但油压太大会降低密封可靠性;温度升高使应力松弛速率明显增大,并使最终应力降低,降低密封的可靠性。     

大尺寸O形丁腈橡胶圈动密封性能测试分析

为研究大尺寸O形橡胶密封圈端面动密封性能,研制适应于大尺寸O形橡胶圈的动密封性能测试平台,测试水介质条件下绝对压力在15～600 kPa范围内O形橡胶密封圈端面动密封性能.基于正交试验设计,研究不同介质压力、压缩量(0.75～1.25 mm)和转速(5～50 r/min)下内径600 mm(截面直径10 mm)的丁腈橡...     

外嵌金属环式鞍形橡胶密封圈密封性能分析

针对天然气过滤器锁环式快开盲板采用的内置钢丝或弹簧加强圈鞍形橡胶圈存在的橡胶局部变形过大及局部撕裂失效等问题,提出一种改进的具有浮动功能及防挤出外嵌金属环式鞍形橡胶密封圈。利用有限元软件ABAQUS仿真分析该新型密封圈的密封性能、浮动功能及防橡胶挤出特性等。结果表明,该密封圈具有密封性能良好,且能够有效降低局部区域的应力水平,从而可延长橡胶密封圈的使用寿命;该密封圈的浮动特性大大减少卸压后打开门盖锁紧环时可能遇到的阻力;采用外嵌金属环改善了橡胶圈承力状态,并有效防止橡胶材料挤出。     

船舶艉轴密封装置O形橡胶密封圈失效分析

介绍了船舶艉轴密封装置密封原理,通过对船舶艉轴密封装置橡胶密封圈失效形貌特征及装置失效部位密封结构的实例分析,探讨了该类O形橡胶密封圈失效的原因,并提出了相应的改进措施。分析表明,橡胶圈压缩率偏大,橡胶环及与其接触部件的材质硬度偏低和加工精度不够,密封沟槽宽度偏大,磨粒侵入和润滑不良是导致艉轴密封装置O形橡胶密封圈失效的主要原因。     

快开盲板唇形密封失效原因分析

油气长输管线中清管器接收(发送)筒、过滤器等设备为常用容器,该类设备通常承受较大的工作压力,容器密封常采用唇形密封圈加快开型盲板。唇形密封圈与普通橡胶圈相比较,其独特的结构使得其密封效果更好,但是在设计制造过程以及使用过程中的各种缺陷往往导致使用中出现盲板无法锁紧和密封失效的现象。     

考虑空化效应的制退机流场数值模拟

利用多相流模型对等直径节制杆式制退机流场进行了空化现象研究,得到了制退机流场的压力、速度、流线图和空化体积分数等,通过处理可以从速度分布中观察到制退液流经节制环处的速度变化情况,分析了火炮在整个运动过程中的一些基本现象。     

轴用Yx形密封圈动密封特性的有限元分析

以轴用动密封Yx形密封圈为研究对象,运用有限元法建立二维轴对称模型,分析其在往复单向动密封中的密封性能,并对其不同工况下的力学性能进行研究。结果发现:动密封中Yx形密封圈主接触面最大接触应力、内部Von Mises应力的大小随时间而波动变化,且其作用位置随往复运动方向的改变而变化;主接触面平均摩擦力与介质压力、摩擦因数和密封间隙成线性关系,且几乎不因速度而变化,但最大摩擦力在各影响因素下却表现出了非线性特征;0.05~0.35 m/s范围内,速度对剪切应力影响较小;介质压力、摩擦因数、密封间隙对内行程的剪切应力影响较大;外行程在密封圈的失效过程中起主要作用;密封圈与轴接触的表面、内唇唇口、沟槽以及根部为易破坏的部位。仿真结果与实际失效特征吻合。     

O形橡胶密封圈的热应力耦合分析

研究原油高温热采工具 O 形橡胶密封圈在高温高压下的密封特性。借助于大型有限元分析软件 ANSYS,建立 O 形橡胶密封圈及其边界的二维轴对称有限元模型,研究油压、装配间隙和摩擦因数对密封面最大接触应力、剪切应力和 Von Mises 应力的影响,并采用热应力耦合分析方法,分析温度对 O 形密封圈密封性能的影响。结果表明：摩擦因数对应力影响不大,而油压和装配间隙对应力影响很大,过大的装配间隙会造成 O 形橡胶密封圈最大接触应力下降和最大剪切应力上升,造成密封失效;当温度升高时,密封圈最大剪切应力和接触应力相应减小,而最大 Von Mises 应力明显减小,因此应使 O 形密封圈在适当的温度下工作,以确保密封的可靠性。     

液压支架立柱组合蕾形密封圈结构参数与密封性能研究

以某大采高液压支架立柱组合蕾形密封圈为研究对象,采用有限元法分析唇内、外倾角和唇谷高等结构参数对组合蕾形密封圈静密封性能的影响,同时研究油压压力、密封间隙、立柱活塞速度、摩擦因数对密封圈动密封性能的影响。结果表明:一定取值范围内,唇内、外倾角和唇谷高越大,静密封性能越好;油压越大、密封间隙越小,动密封性能越好;摩擦因数越大,外行程时动密封性能越好,内行程时则相反;活塞运动速度对动密封性能影响较小。为保证该组合蕾形密封圈具有良好的综合密封性能,各参数优化取值范围为:唇外倾角20°~30°,唇内倾角20°~35°,唇谷高度12.2~13.2 mm,摩擦因数小于等于0.1,密封间隙0.1~0.3 mm,油压不超过50 MPa。     

空气源热泵热水机组压缩机矩形橡胶圈的有限元分析

通过理论推导,得出了影响空气源热泵热水机组矩形橡胶圈密封性能的主要参数.利用ANSYS建立了矩形橡胶密封圈密封结构的有限元模型,对影响矩形密封圈性能的因素进行了分析.结果表明,橡胶圈和密封槽的摩擦系数越大和橡胶材料弹性模量值越高,可以密封的压力值也越高;密封槽外壁与密封圈之间间隙值增加,密封结构的密封能力下降;矩形圈密封面处的接触压力随工作压力的增加而增大,且能够满足密封要求等有意义的结果.将有限元结果和理论分析结果相比较,验证了有限元方法的有效性.方法和结果对相关密封结构的设计具有一定的指导意义.     

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。     

制退机内部流场空化特性数值仿真

通过建立基于动网格的制退机二维简化模型,采用Realizableκ-ε湍流模型、多相流Mixture模型和气穴模型研究了火炮后坐运动过程中制退机内部的流动特性。仿真结果预测了制退机内部气穴发生的区域,较为精确地显示了流场内压力、速度和气体体积分数的瞬时分布,认为制退机在后坐结束时期其非工作腔部分区域充满泡沫化的制退液。该结论可以为制退机的优化设计和故障诊断提供理论参考。     

叶片式减振器动密封性能影响因素与温升机理研究

该文结合叶片式液压减振器动密封的受力、变形,受热等因素,利用有理论、仿真分析的手段研究减振器唇形密封圈的密封性能的影响因素及其由于油液温升引起的密封圈温升机理特性,为提高叶片式液压减振器密封性能,延长其寿命,及动密封设计、优化与性能研究提供理论与工程应用的依据。根据叶片式液压减振器的实际工作压力、油液温度以及环境温度等,对唇形密封唇口烧损极限温度进行了研究,并取得了实验的验证,结果准确可信,并通过实际应用的可靠性考核,证明了研究方法的正确性。     

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。     

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。     

基于实际间隙的全回转推进器桨毂动密封性能研究

全回转推进器桨毂动密封采用O形密封,其实际间隙的改变直接导致压缩率变化,从而对密封性能产生影响。从设计角度和工作角度对桨毂密封端面的实际间隙进行分析,研究服役过程中的装配误差、实际工况和摩擦磨损导致的间隙变化规律以及相互耦合。基于该实际间隙,在ABAQUS软件中建立桨毂动密封有限元模型,分析不同压缩率和介质压力下动密封的密封性能,如Mises应力、润滑脂油膜厚度和压力等,揭示了不同间隙下桨毂动密封性能的变化规律。结果表明:随着压缩率增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体侧壁渐渐向主接触区过渡;随着介质压力增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体底部逐渐向法兰低压接触区过渡;最大油膜压力始终大于油压值,动密封不会发生失效;通过适当增加装配间隙和介质压力有利于密封圈在自密封作用下获得更好的密封性能。