基于Ansys橡膠O形密封圈密封性能有限元分析

采用含高階項(xiàng)的mooney-rivlin本構(gòu)模型對(duì)在機(jī)械密封溝槽中單側(cè)受限丁腈橡膠o形圈的密封性能進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,重點(diǎn)研究了預(yù)壓縮率和介質(zhì)壓力對(duì)o形圈接觸應(yīng)力、接觸寬度和峰值應(yīng)力的影響。模擬計(jì)算結(jié)果表明:計(jì)算值與lindley半經(jīng)驗(yàn)公式值和wendt實(shí)驗(yàn)值較為一致;o形圈預(yù)壓縮率對(duì)主接觸面上的接觸應(yīng)力分布有較大影響,而對(duì)受限側(cè)接觸面上的接觸應(yīng)力分布影響較小;預(yù)壓縮率越大主接觸面上峰值應(yīng)力越大,而側(cè)接觸面上峰值應(yīng)力基本不變;介質(zhì)壓力作用會(huì)對(duì)o形圈產(chǎn)生二次壓縮,介質(zhì)壓力越大,主接觸面和側(cè)接觸面上的峰值應(yīng)力越大。被預(yù)壓縮橡膠o形圈承受介質(zhì)壓力時(shí),具有"自緊密封"特性,接觸應(yīng)力曲線具有拋物線特性;較小的o形圈預(yù)壓縮率可以產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力。因此,建議機(jī)械密封o形圈的預(yù)壓縮率不宜過(guò)大,以滿足機(jī)械密封補(bǔ)償環(huán)浮動(dòng)性和端面追隨性的要求。

O形橡膠密封圈靜密封應(yīng)力分析及密封性能研究

針對(duì)在靜密封條件下使用的一種新型y形橡膠密封圈,利用大型有限元軟件ansys對(duì)y形密封圈在不同工作壓力下的變形與受力情況進(jìn)行了有限元分析,得出了相應(yīng)的von-mises應(yīng)力分布及接觸壓力分布,并預(yù)測(cè)了y形密封圈可能出現(xiàn)裂紋的位置,總結(jié)了y形密封圈接觸壓力的變化規(guī)律。

利用abaqus軟件對(duì)o形橡膠密封圈在超高液壓下的應(yīng)力和接觸壓力進(jìn)行了有限元分析,探討了不同壓力下o形橡膠密封圈的vonmises應(yīng)力和接觸壓力的變化規(guī)律,分析了壓縮率及密封間隙對(duì)最大vonmises應(yīng)力與最大接觸壓力的影響。結(jié)果表明在超高液壓下,o形圈vonmises應(yīng)力主要集中在液壓缸與活塞桿的密封間隙區(qū)域,且最大vonmises應(yīng)力隨著密封間隙的增加而顯著上升;壓縮率對(duì)初始應(yīng)力和接觸應(yīng)力影響較大,適當(dāng)提高壓縮率能夠提供密封的可靠性,o形圈最大接觸應(yīng)力隨著油壓的增加呈近似線性變化。

2009年5月第34卷第5期 潤(rùn)滑與密封 lubricationengineering may2009 vol134no15 收稿日期:2008-11-26 作者簡(jiǎn)介:饒建華,教授,從事機(jī)電一體化的教學(xué)和科研工作.e2mail:rao 2jh@1631com1 o形橡膠密封圈配合擋圈密封的應(yīng)力與接觸壓力有限元分析 饒建華陸兆鵬 (中國(guó)地質(zhì)大學(xué)湖北武漢430074 摘要:利用有限元分析軟件msc.marc對(duì)o形橡膠密封圈與擋圈密封在不 同壓力下的應(yīng)力與接觸壓力進(jìn)行了有限元分析,探討了不同壓力下o形橡膠密封 圈和擋圈柯西應(yīng)力分布、接觸壓力與接觸寬度的關(guān)系、o形橡膠密封圈與擋圈 相互接觸的弧長(zhǎng)與油壓及接觸壓力的關(guān)系。結(jié)果表明o形橡膠密封圈在配合擋圈

首先分析了o形橡膠密封圈有限元分析的現(xiàn)狀,然后從工程實(shí)例入手,分析了壓縮率對(duì)橡膠密封圈密封性能的影響,利用有限元分析軟件ansys對(duì)o形橡膠密封圈在不同壓縮率下的接觸壓力分布進(jìn)行了分析,說(shuō)明提高壓縮率對(duì)密封圈的密封性能有顯著的影響;以此分析結(jié)果為基礎(chǔ)可以合理設(shè)計(jì)密封槽的尺寸和缸筒與活塞間的間隙。

借助于大型有限元分析軟件ansys,建立了橡膠o形密封圈與溝槽接觸的非線性有限元分析模型,分析了橡膠o形密封圈的尺寸公差對(duì)密封性能的影響,以及密封圈的內(nèi)徑伸長(zhǎng)率和壓縮變形率改變時(shí),接觸面上最大接觸應(yīng)力的變化情況,從而為進(jìn)一步可靠設(shè)計(jì)、優(yōu)化橡膠o形圈提供了理論依據(jù)。

采用有限元分析方法對(duì)吹瓶機(jī)吹塑pet瓶時(shí)橡膠密封圈容易出現(xiàn)擠隙現(xiàn)象進(jìn)行了分析,并重新設(shè)計(jì)了2種密封結(jié)構(gòu)。有限元模擬分析表明,設(shè)計(jì)的2種密封結(jié)構(gòu)減小了密封圈在縫隙內(nèi)的擠出部分,而且能增加接觸面積和接觸應(yīng)力。

將橡膠o形密封圈使用中涉及的材料非線性、幾何非線性和接觸非線性考慮到軸對(duì)稱有限元模型中,討論了不同使用條件和溝槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)o形密封圈使用性能的影響。結(jié)果表明,預(yù)壓縮情況下,接觸密封斷面上的接觸應(yīng)力分布呈拋物線;壓縮率對(duì)o形密封圈的最大接觸應(yīng)力和剪應(yīng)力影響較大;溝槽槽口轉(zhuǎn)角處的圓角半徑對(duì)該位置的剪應(yīng)力影響較大,但對(duì)密封面上的最大接觸應(yīng)力影響很小;不同的溝槽寬度對(duì)接觸應(yīng)力也有較大影響。

利用ansys建立了公稱通徑1500mm,公稱壓力15mpa的高壓管線固定球閥殼體和法蘭連接處o形橡膠密封圈密封的二維軸對(duì)稱模型,采用五常數(shù)應(yīng)變能密度函數(shù)計(jì)算了橡膠材料的mooney-revlin常數(shù),經(jīng)分析得出安裝后的接觸壓力不能保證密封,在施加工作載荷后的接觸壓力大于工作壓力,且小于材料許用壓力,可以保證密封。并分析了相同溝槽、不同截面,不同壓縮率對(duì)接觸壓力的影響,槽寬對(duì)接觸壓力和槽口倒角半徑對(duì)剪切應(yīng)力的影響,結(jié)果表明截面尺寸越大,壓縮率越大,最大接觸壓力就越大。槽寬對(duì)接觸壓力沒(méi)有影響,槽口倒角半徑前切應(yīng)力的影響較小。

有限元分析方法 課程名稱有限元分析方法 題目柱塞泵密封圈接觸應(yīng)力的有限元分析 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)機(jī)械工程 學(xué)院機(jī)械工程 任課教師 柱塞泵密封圈接觸應(yīng)力的有限元分析 柱塞泵密封圈接觸應(yīng)力的有限元分析 1.橡膠密封圈的發(fā)展?fàn)顩r 柱塞泵中的密封圈多采用v型橡膠密封圈，是典型的往復(fù)式柔性密封。雖然人類對(duì)往復(fù)式柔性密封的研 究有幾十年的歷史，但是至今對(duì)它的認(rèn)識(shí)還很不夠。許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在密封的往復(fù)行程中，在唇口與密封 表面間有一層油膜，使摩擦系數(shù)下降。60年代以后，隨著流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論的發(fā)展，奧地利的h.blok認(rèn) 為密封面的潤(rùn)滑問(wèn)題可設(shè)想為滑動(dòng)軸承流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的逆問(wèn)題，即假設(shè)已知壓力分布，然后應(yīng)用雷諾方程 來(lái)計(jì)算油膜厚度、速度分布、剪切應(yīng)力、泄漏量與摩擦力。為求得密封表面合理的薄膜形狀，首先需要解 決的問(wèn)題是密封柔性元件與剛性表面間的壓力分布曲線?？梢?jiàn)，對(duì)于柱塞密封

利用有限元軟件ansys,對(duì)隔膜泵橡膠密封圈進(jìn)行有限元建模與計(jì)算,得出其工作狀態(tài)下的變形、應(yīng)力及最大接觸壓應(yīng)力,為隔膜泵橡膠密封圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

高壓開(kāi)關(guān)產(chǎn)品中,密封圈硬度的高低對(duì)密封性能有著緊密的聯(lián)系,是評(píng)定密封性能最重要的指標(biāo),尤其是高壓開(kāi)關(guān)產(chǎn)品重sf6氣體密封,以對(duì)我公司產(chǎn)品漏氣問(wèn)題進(jìn)行分析,著重對(duì)三元乙丙膠材料的密封圈硬度選取以及壓縮率的選取進(jìn)行了試驗(yàn)研究,從而找出漏氣原因,同時(shí)對(duì)密封圈的硬度與壓縮率的選取提供了依據(jù)。

o形密封圈簡(jiǎn)稱o形圈，是一種截面為圓形的橡膠圈。o形密封圈是液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)中 使用最廣泛的一種密封件。o形圈有良好的密封性，既可用于靜密封，也可用于往復(fù)運(yùn)動(dòng) 密封中；不僅可單獨(dú)使用，而且是許多組合式密封裝置中的基本組成部分。它的適用范圍很 寬，如果材料選擇得當(dāng)，可以滿足各種運(yùn)動(dòng)條件的要求，工作壓力可從×105pa的真空到 400mpa高壓；溫度范圍可從-60℃到200℃。 與其它密封型式相比，o形密封圈具有以下特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)尺寸小，裝拆方便。 2）靜、動(dòng)密封均可使用，用作靜密封時(shí)幾乎沒(méi)有泄漏。 3）使用單件o形密封圈，有雙向密封作用。 4）動(dòng)摩擦阻力較小。 5）價(jià)格低廉。 o形密封圈是一種擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發(fā)生彈性變形， 在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓，則不發(fā)生泄漏，反之則發(fā) 生泄漏。

o形密封圈的密封原理 內(nèi)容提示：o形密封圈的密封原理 o形密封圈簡(jiǎn)稱o形圈，是一種截面為圓形的橡膠圈。o形密封圈是液壓、 氣動(dòng)系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。o形圈有良好的密封性，既可用于靜密封， 也可用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封中;不僅可單獨(dú)使用，而且是許多組合式密封裝置中的基 本組成部分。它的適用范圍很寬，如果材料選擇得當(dāng)，可以滿足各種運(yùn)動(dòng)條件的 要求，工作壓力可從1.333×105pa的真空到400mpa高壓;溫度范圍可從-60℃到 200℃。 與其它密封型式相比，o形密封圈具有以下特點(diǎn)： 1)結(jié)構(gòu)尺寸小，裝拆方便。 2)靜、動(dòng)密封均可使用，用作靜密封時(shí)幾乎沒(méi)有泄漏。 3)使用單件o形密封圈，有雙向密封作用。 4)動(dòng)摩擦阻力較小。 5)價(jià)格低廉。 o形密封圈是一種擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發(fā) 生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密

橡膠o形密封圈用于密封流體及氣體已有60余年的歷史。該文就這種形式的密封件及相關(guān)的密封技術(shù)作一綜合性論述,重點(diǎn)在它的選取,設(shè)計(jì)及防護(hù)及密封技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。

前言 〇形橡膠密封圈是高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備常用的密封件。為了指導(dǎo)和方便產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制定本標(biāo)準(zhǔn)。 本標(biāo)準(zhǔn)給出了〇形橡膠密封圈的材料、質(zhì)量要求以及〇形圈的選用規(guī)格等。 本標(biāo)準(zhǔn)首次發(fā)布，2005年5月20日實(shí)施。 本標(biāo)準(zhǔn)由高壓開(kāi)關(guān)公司技術(shù)處提出、起草、歸口并負(fù)責(zé)解釋。 〇形橡膠密封圈 1范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了高壓開(kāi)關(guān)產(chǎn)品用〇形橡膠密封圈的材料、技術(shù)要求、檢驗(yàn)以及〇形圈的尺寸、規(guī)格、 標(biāo)志和包裝、運(yùn)輸與儲(chǔ)存。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于六氟化硫開(kāi)關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 2規(guī)范性應(yīng)用文件 gb1235〇形橡膠密封圈 3基本尺寸與規(guī)格 〇形圈基本尺寸與規(guī)格見(jiàn)圖1和表5。(d:公稱外徑、d：公稱內(nèi)徑、d1:實(shí)際內(nèi)徑、d0：斷面直徑) 圖1〇形橡膠密封圈 4材料 4.1sf6開(kāi)關(guān)設(shè)備用〇形橡膠密封圈材料見(jiàn)表1。 表1sf6開(kāi)關(guān)設(shè)備用〇形橡膠密封圈材料 材料名稱工作條件適

精品文檔 精品文檔 標(biāo)記示例 8.75×1.80ggb3452.1-92 ─┬──┬─┬──┬── │││└──標(biāo)準(zhǔn)號(hào) │││ ││└──────通用o形圈 ││ │└─────────d2=1.80mm │ └──────────────d1=8.75mm o形橡膠密封圈： 精品文檔 精品文檔 注：1、表中h=0.785m-0.414r。 2、滾花前工件表面粗糙度的輪廓算術(shù)平均偏差r2的最大允許值為12.5um。 3、滾花后工件直徑大于滾花前直徑，其值△≈(0.8～1.9)m，m為模數(shù)。 4、gb6403.3－86。 5、標(biāo)注樣式：直紋，m0.3 精品文檔 表面粗超度選擇： 精品文檔 精品文檔 序 號(hào) ra值不 大于μm 應(yīng)用舉例 1 100 粗加工的表面，如粗車、粗刨、切斷等表面，用粗鏜刀和粗

o型密封圈o型圈密封槽 o型密封圈o型圈密封槽 o型密封圈o型圈(o-rings)是一種截面為圓形的橡膠密封圈，因其截面為o型， 故稱其為o型密封圈，也叫o型圈。開(kāi)始出現(xiàn)在19世紀(jì)中葉，當(dāng)時(shí)用它作蒸汽 機(jī)汽缸的密封元件。 o型圈：密封圈主要用于流體（如：水、油、空氣、化學(xué)溶劑、化學(xué)藥品等）的 靜態(tài)間隙密封等。長(zhǎng)期使用溫度在-60℃至220℃。因材料而異，靜態(tài)使用壓力 小于20mpa。有時(shí)也會(huì)用于動(dòng)態(tài)，動(dòng)態(tài)時(shí)的使用壓力小于5mpa，及半導(dǎo)體真空密 封。 o型圈規(guī)格型號(hào)主要有uhso型圈規(guī)格，uhpo型圈規(guī)格，uno型圈規(guī)格，dho型圈 規(guī)格，活塞桿o型圈規(guī)格，進(jìn)口硅膠o型圈，耐高壓o型圈，耐腐蝕o型圈，耐 磨損o型圈。o型圈應(yīng)用介紹：孔用yx型o型圈產(chǎn)品用途：用于 往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓油缸中活塞的密封。適用范圍：tpu：一般液壓缸

闡述了o形橡膠密封圈的用途及模具設(shè)計(jì)制造、熱處理、特大形制品的變形處理、注射模具的應(yīng)用等問(wèn)題。

橡膠o形圈的應(yīng)用非常廣泛,該文著重闡述了o形圈在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展。從理論預(yù)測(cè)到現(xiàn)代的數(shù)值解法,密封圈的接觸壓力等參數(shù)的計(jì)算精度逐漸提高。橡膠材料屬于高分子材料,有很強(qiáng)的非線性,在高分子領(lǐng)域,橡膠材料模型的描述仍然是個(gè)難題;橡膠材料經(jīng)過(guò)一定的工藝加工成o形圈,其機(jī)械性能的研究更加復(fù)雜。國(guó)內(nèi)外學(xué)者用試驗(yàn)、模擬等方法對(duì)橡膠o形圈的性能進(jìn)行了研究,取得了很多成果。

利用有限元法對(duì)氣缸蓋-密封圈-氣缸蓋罩組合件進(jìn)行螺栓預(yù)緊狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)分析,得到了密封圈上的壓力分布云圖,發(fā)現(xiàn)密封圈主刃口的兩個(gè)拐角處密封壓力接近于零,不能有效地密封潤(rùn)滑油,與試驗(yàn)中該處漏油的實(shí)際情況一致。進(jìn)一步的分析表明:漏油的主要原因是由于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,使得該位置缺少螺栓,導(dǎo)致密封壓力接近于零。改進(jìn)方案采取將氣缸蓋罩材質(zhì)改為鋁,將蓋罩螺栓組中橡膠襯套改為減震彈簧等措施,大幅度地提高了最小密封壓力,從而解決了密封問(wèn)題。