橡胶硬度和动环斜度对单金属密封性能的影响

采用ANSYS软件建立单金属密封的分析模型,分析在低压和高压情况下,丁晴橡胶O型圈硬度、橡胶支撑环硬度和动环倾斜面斜度3种关键参数对动静环端面接触应力的影响。结果表明：单金属密封的密封面接触应力在低压工况下由内向外逐渐增大,在高压工况下则呈现出边缘突变、中间平缓的分布状况;O型圈硬度和橡胶支撑环硬度较小时,动静环接触应力分布越平缓,有利于降低密封端面的磨损,提高密封工作寿命;动环倾斜面斜度越大,密封端面接触应力越小且应力分布越平缓,可有效提高密封性能。     

旋冲载荷下传动轴组合密封沟槽敏感参数研究*

随着勘探深度的增加,地层压力升高和岩石硬度增加,螺杆钻具经常发生横向涡动、纵向跳动、扭向振动及黏滑现象,限制了冲击螺杆钻具的推广应用。为研究高温、高转速和往复运动耦合作用下传动轴总成密封特性及参数敏感性具,对比相同工况下星形圈、O形圈和组合圈密封特性,得到不同密封圈在静密封、动密封状态下接触压力分布,根据主密封面接触压力判定方法得到最佳密封圈结构。根据该结构研究沟槽敏感参数,并讨论沟槽形状、位置、数目和宽度等对组合圈密封特性的影响。结果表明:组合圈密封效果远远优于O形圈及星形圈;沟槽形状采用等腰三角形、沟槽数目为3时密封性能最优,沟槽位置于中间最合理;静、动密封状态下,主密封面接触压力随沟槽宽度增大而增大,而静密封状态下次接触面接触压力及O形圈应力几乎不变。     

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。     

加氢枪用滑环式组合密封圈密封性能研究

本文提出一种加氢枪用滑环式组合密封圈,工作压力达70MPa,由PEEK材料的滑环和氟橡胶的O形圈组成.模拟分析了密封圈的静密封机理及介质压力的影响.测试了密封圈的静密封和动密封性能.结果 表明:滑环与活塞杆的接触压力,及滑环与O形圈的接触压力,随介质压力呈线性变化,前者斜率大于后者.最大Von Mises应力分布在滑环...     

牙轮钻头单金属密封结构优化研究

牙轮钻头单金属密封结构起到阻碍钻井液进入轴承腔、防止润滑脂泄漏的作用,但是单金属密封结构在高转速、高钻压情况下容易失效。为了提升单金属密封结构的密封性能,使用ABAQUS建立其有限元模型,分析静环斜面倾角、静环楔入角和动密封面长度变化对动密封面接触应力的影响规律。结果表明:静环斜面倾角从13°到21°的变化过程中,最大接触应力逐渐增加,且峰值都出现在动密封面的外侧0.5 mm处;动密封面接触长度从2.5 mm到4.5mm的变化过程中,接触应力逐渐增大,但变化不明显;静环楔入角从1°增至9°时,接触应力呈减小趋势,且变化也不明显,最大值分布在动密封面的外侧。因此,静环斜面倾角对接触应力影响较大,而静环楔入角和动密封面接触长度相对较小。利用正交优化实验进行密封结构的敏感性研究,得到密封结构最优结构参数。优化后最大接触应力增加62.72%,平均接触应力增加17.02%,提高了单金属密封结构的密封性能。     

过滤器滤芯密封性能的数值分析

为了保证过滤器滤芯O形圈密封的可靠性,通过ANSYS软件创建了密封圈的二维轴对称几何模型,仿真分析了O形圈在不同的介质压力和预压缩率作用下的受力及变形情况。计算表明：O形圈在滤芯支撑环和过滤器壳体间隙处应力集中最显著,表明此处易发生O形圈的密封失效;随着预压缩率的增加,密封圈的等效应力逐渐增大;随着预压缩率和介质压力的增加,O形密封圈的接触压力不断变大,介质压力始终小于接触压力,滤芯O形圈密封有效。     

高温高压下旋转导向系统动密封性能

旋转导向钻井系统是在钻井过程中,实时进行钻头导向的一种钻井系统,导向钻井系统偏置机构中的动密封对整体系统的可靠性有极大的影响。结合旋转导向钻井系统的实际工况,考虑井下高温高压、动密封双侧承压和橡胶应力松弛对密封的影响,利用有限元软件中的流体渗透加载方式对滑环组合式密封进行密封性能分析,并分析环境压力、井下温度和O形圈压缩率对组合密封主密封面接触压力和Mises应力的影响。结果表明:随着介质压力的增大,虽然密封两侧的压差不变,密封系统的最大接触压力仍在增大,同时密封内侧的压力比外侧要大得多;应力松弛作用对初期阶段组合密封的性能影响比较大;温度对动密封接触压力的影响小于环境压力;较高的压缩率可以增加组合密封主密封面的接触长度,一定程度上可以降低最大接触压力,从而减缓密封面磨损。     

矩形橡胶密封圈的有限元分析

利用ANSYS建立了矩形橡胶密封圈的有限元模型,分析了初始压缩率和液体压力对矩形圈变形和密封面处接触压力的影响,并与O形圈进行了对比。结果表明,矩形圈密封面处的接触压力随初始压缩率和液体压力的增加而增大;矩形圈较O形圈的接触压力均匀、密封面大、密封效果好且初始压缩率小、老化速度慢、尺寸稳定性好,但矩形密封圈的接触面积大,散热效果差,只能用于静密封。     

航空液压作动器O形圈静密封性能及可靠性有限元分析

利用ANSYS Workbench软件建立了一个航空液压作动器O形圈静密封数值仿真模型,研究了O形圈在不同压合量、油液压力、温度等条件下的接触压力分布和Mises应力分布,以此得到压合量、油液压力、温度等因素对O形圈静密封性能和使用寿命的影响。结果表明：随压合量、油液压力的增大或者温度的升高,O形圈的最大接触压力和最大Mises应力都增大,密封性能良好但是使用寿命下降。计算了各压合量和油液压力下O形圈的有效密封宽度,并利用有效密封宽度来评价O形圈静密封的可靠性。     

一种新型自补偿组合式机械密封的设计与应力分析

本研究设计了一种由二级油沟(或迷宫)密封、一级锥形端面密封构成的新型自补偿组合式机械密封,并利用ANSYS软件分析了锥形端面密封中锥形静环厚度变化对密封面接触压力、O形圈的Von.mises应力和弹簧推力的影响.应力分析表明:锥形静环厚度在设计范围内变化时,密封面处的最大接触压力大于或远大于密封介质工作压力,说明所设计的新型自补偿组合式机械密封具有良好的密封性和自补偿能力,可实际应用于转轴的密封.     

高压锥形滑环组合密封研究

开发一种高压滑环组合密封——锥形滑环组合密封。它采用2个O型橡胶圈,以增大对滑环的挤压能力;在两O型圈之间装有一金属挡隔圈,左侧O型圈在密封腔内压作用下通过挡隔圈来挤压右侧O型圈,增大其变形,提高对滑环右端区域的挤压力;在滑环左侧设计一组弹性元件,安装时给予一定的预压缩量,以其弹性恢复力作为零内压时的密封动力,使密封件在启动时也具有良好的密封性能。该组合密封具有滑环磨损自补偿和根据密封腔内压变化自动调节O型圈截面直径压缩率的功能,适用于磨损严重的恶劣密封环境。数值模拟结果表明,该组合密封的静密封面和动密封面均能满足高压密封条件,且密封安全系数合理。     

O形密封圈密封性能非线性有限元数值模拟

利用ABAQUS软件建立海底采油设备用O形密封圈轴对称模型,对其在不同压缩率、不同油压时的Von Mi-ses应力及密封面接触压力分布规律进行探讨,确定O形密封圈材料易失效位置;分析压缩率和油压对O形密封圈最大Von Mises应力、最大接触压力及最大接触压与油压压差的影响。结果表明:O形密封圈最大Von Mises应力、密封面最大接触压力随压缩率和油压的增加而增加,且O形密封圈在中低高压下的密封能力高于超高下的密封能力,为海底采油设备用O形密封圈的结构设计及选型提供相关参考。     

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。     

不同沟槽棱圆角半径对带挡环的O形圈密封的影响

O形圈密封沟槽棱圆角有利于O形圈和挡环的安装,防止O形圈或挡环被锐边划伤而影响密封可靠性,且沟槽棱圆角半径对O形圈密封性能也有较大影响.以沟槽棱圆角半径为变量,利用有限元分析软件建立有、无挡环配合使用2种O形圈密封结构的二维轴对称模型,分析在35 MPa介质压力下静密封和动密封2种密封状态下O形圈密封性能,比较不同半径...     

中压机械密封端面接触状态和应力研究

密封端面间的接触状态和应力分布影响着密封端面的磨损和变形,对机械密封的寿命和密封性能尤其重要。为研究密封端面间的接触状态和应力分布,建立机械密封动环、静环和静环座完整准确的双接触对有限元模型,分析工作压力、静环高径比(静环高度和外径的比值)、载荷系数和静环辅助O形圈内径比(O形圈的内径与机械密封平衡直径的比值)等参数对接触状态和应力分布的影响规律,得到密封端面间的接触状态和应力分布。结果表明:工作压力较低时端面接触应力分布均匀,端面全接触;但压力较高时接触应力分布可能不均匀,且工作压力越高分布均匀性越差,端面接触面积越小;静环高径比、载荷系数和静环辅助O形圈内径比等参数的增加会使接触应力分布更均匀,接触面积增加,端面最大接触应力减小,有利于密封的运转。     

从分子密封学角度构思新型半球形机械密封

1　现有接触式机械密封的缺点现有辅助密封大都采用橡胶O形圈,不能耐高温。采用柔性石墨的密封又因要压紧密才能密封因而失去了静环动环的浮动缓冲作用,就不可能保证动静环密封面始终贴紧,即使是非接触式机械密封也会因动静环间隙不均匀而影响其性能。2　从分子密封学角度构思新型半球形机械密封将辅助密封改成波纹管(动环上) ,使柔性石墨或金属平垫处于三向受压状态,以保证可靠密封,将动环、静环制成两个相配合的半球体与半球座,在静环半球体上嵌装石墨环,依靠球体与球座间的微小滑动及波纹管的可挠变性来起到动环、静环的浮动缓冲作用,参…     

格莱圈动密封性能分析及密封参数优化*

针对伺服液压缸活塞中使用的格莱圈组合密封形式,利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立其二维轴对称有限元模型,研究格莱圈在不同密封参数(O形圈预压缩率、矩形滑环的厚度、O形圈的材料硬度)下对其动密封性能的影响。结果表明:在矩形滑环的中间区域,主密封面上最大接触压力随着O形圈预压缩率和O形圈材料硬度的增加而增大,随着矩形滑环厚度的增加而减小;启动摩擦力随着O形圈预压缩率和O形圈材料硬度的增大而增大,随着矩形滑环厚度的增大而减小。基于响应曲面法,以最大接触压力和最小启动摩擦力为优化目标,对格莱圈的密封参数进行优化设计。优化后最大接触压力增大,启动摩擦力减少,提高了格莱圈的密封性能。     

新型N形密封圈的设计及结构优化

根据弹簧的弹性势能与动能相互转化原理以及弹簧的螺旋式结构，自主设计新型N形密封圈，通过ANSYS Workbench建立活塞杆、N形橡胶圈、沟槽的二维轴对称模型；利用正交试验法，以凹槽深度A(1,2,3,4 mm)、凹槽倒角B(0,0.1,0.3,0.5 mm)、凹槽间距C(0.6,0.8,1.0,1.2 mm)、预压缩量D(0.1,0.3,0.5,0.7 mm)为因素(水平),选择L₁₆(4⁵)正交试验表，通过模拟，判断N形密封圈凹槽的最优几何参数，分析N形圈在静压密封状态下的密封性能，并与矩形圈和O形圈进行了对比研究。结果表明：压缩量0.7 mm(10%),凹槽深度3 mm,凹槽间距1.0mm,凹槽倒角0.3 mm为N形密封圈凹槽处最优几何参数；在介质压力低于7 MPa的情况下，新型N形密封圈比矩形圈和O形圈具有更小的Von-Mises应力和剪切应力，且在保证密封的前提下，接触压力较小，说明在静密封中，新型N形密封圈密封性能良好，使用寿命更长。研究结果对实际静密封工况下的使用具有理论指导意义。     

机器鱼箱体密封设计及有限元分析

机器鱼由3个箱体组成,它在液体环境中做往复摆动时,箱体良好的密封性是保证其完成工作的首要条件。通过对O形橡胶圈的密封设计原理的分析,设计一种适用于机器鱼箱体静密封结构,并通过有限元分析验证了其合理性。结果表明:设计的橡胶圈具有良好的变形,与端盖及箱体有足够的接触面积;橡胶圈和沟槽及端盖接触部分接触压力分布相对比较均匀,能够达到密封效果。     

高压下浇注型聚氨酯弹性体密封圈挡环性能研究

为探讨某新型的浇注型聚氨酯弹性体(CPU)作为O形圈挡环材料的性能,使用有限元分析软件构建O形圈和挡环的二维对称模型,分析35MPa介质压力下动、静密封状态下CPU挡环的性能,并与聚四氟乙烯(PTFE)、热塑性聚酯弹性体(TPEE)挡环进行对比.结果表明:CPU材料挡环配合的O形圈的在接触应力、与缸体和活塞接触处的密封...