橡胶密封圈在回弹过程中的密封性能分析
密封橡胶分析报告范文

密封橡胶分析报告范文1. 引言密封橡胶是一种常见的材料,广泛应用于工业领域中的密封件制造。
为了评估密封橡胶的性能和质量,我们进行了一系列的分析和测试。
本报告将对密封橡胶的物理、机械和化学性质进行详细分析,并提出相应的结论和建议。
2. 实验方法我们采用了以下实验方法来分析密封橡胶的性能:1. 物理性质测试:包括密度、硬度和拉伸强度的测量。
2. 机械性能测试:包括耐磨性、耐酸碱性、耐油性和耐热性等综合性能的测试。
3. 化学分析:通过红外光谱(FTIR)测试,了解密封橡胶中的化学成分及其变化情况。
3. 结果分析3.1 物理性质测试结果分析根据实验数据,我们得出以下结论:1. 密封橡胶的平均密度为x g/cm³,符合标准要求。
2. 密封橡胶的硬度为x度(使用什么硬度计量)。
3. 密封橡胶的拉伸强度为x MPa,满足应用要求。
3.2 机械性能测试结果分析根据实验数据,我们得出以下结论:1. 密封橡胶的耐磨性良好,表现出较低的磨损率。
2. 密封橡胶在酸性环境下具有良好的耐腐蚀性能。
3. 密封橡胶具有优异的耐油性能,不受常见润滑油和燃料的影响。
4. 密封橡胶在高温环境下具有良好的稳定性和耐老化性。
3.3 化学分析结果分析通过FTIR测试,我们得到了密封橡胶化学成分的信息。
分析结果表明,密封橡胶主要由聚合物组成,其化学结构稳定,没有明显的降解或变化。
4. 结论与建议基于以上分析结果,我们得出以下结论:1. 密封橡胶的物理性质符合要求,具有适当的硬度和拉伸强度。
2. 密封橡胶的机械性能良好,表现出耐磨、耐腐蚀、耐油和耐热的特性。
3. 密封橡胶的化学成分稳定,不受外界环境的影响。
基于以上结论,我们提出以下建议:1. 密封橡胶可以继续使用在工业领域中的密封件制造中。
2. 密封橡胶在使用过程中需要注意避免与强酸、碱等有害物质接触。
3. 密封橡胶在存放过程中应防止过高温度和紫外线的暴露,以避免影响其性能。
5. 参考文献1. [密封橡胶材料的性能及应用](2. [橡胶密封件的检验方法](以上为密封橡胶分析报告的内容,希望对相关人士提供参考和指导。
丁腈橡胶O形圈往复密封性能实验研究_吴琼

2012年2月第37卷第2期润滑与密封LUBRICATION ENGINEERING Feb.2012Vol.37No.2DOI :10.3969/j.issn.0254-0150.2012.02.008*基金项目:国家973计划项目(2009CB724304);清华大学摩擦学国家重点实验室自主研究课题重点项目(SKLT08A06);国家自然科学基金项目(50975157).收稿日期:2011-09-08作者简介:吴琼(1987—),女,硕士研究生,主要从事机械密封副密封的研究.E-mail :wuqionghaoyangde@.丁腈橡胶O 形圈往复密封性能实验研究*吴琼索双富廖传军黄伟峰刘向锋(清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084檿檿檿檿檿檿檿檿)摘要:根据《用于评估液压往复密封应用的标准试验方法》设计往复密封标准试验台,能够对不同类型的密封环进行整环测试;对不同工况下的丁腈橡胶O 形圈进行实验研究,并与工程解进行比较和分析,结果具有较好的一致性。
结果表明:丁腈橡胶的力-位移响应滞后性很明显;同样的工况条件下,润滑油的润滑与减摩效果优于去离子水;在小压差范围内,随压力增加,摩擦力基本呈线性增加;随往复速度增加,摩擦力会逐渐增大,但增长率会逐渐变小,直至滑动摩擦力达到稳定值。
关键词:丁腈橡胶;O 形圈;往复密封中图分类号:TB42文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2012)檿檿檿檿檿檿檿2-029-5Experimental Study of Reciprocating Sealing Performanceof Nitrile Rubber O-ringWu QiongSuo ShuangfuLiao ChuanjunHuang WeifengLiu Xiangfeng(State Key Laboratory of Tribology ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China )Abstract :A standard reciprocating seal test rig was designed based on the standard test methods of assessing the hy-draulic reciprocating seals ,which can test various sealing rings wholly without being cut into pieces.The experimental stud-ies of nitrile rubber were made under different circumstances ,and the results were compared with engineering solutions ,it was found the results were in good agreement.The results show that the force-displacement response lag of nitrile rubber isobvious ;in a certain range the friction force increases linearly with the pressure ;the lubricant effect of oil is much better than that of de-ionized water under the same working condition.With reciprocating velocity increases ,the friction gradually increases ,but the growth rate becomes smaller until the sliding forces stabilize.Keywords :nitrile rubber ;O-ring ;reciprocating seal 涉及O 形圈的文献有很多,国内的多数文献[1-7]主要集中在O 形圈本构模型和沟槽结构参数的讨论上,如O 形圈本构模型的选取、本构模型参数的测量,沟槽宽度、深度、倒角的选取,压缩率的确定,挡圈的使用,失效准则的讨论等等。
橡胶密封性能分析——测试方法比较

显示了每 3 次测 量 的 平 均 值,误 差 条 显 示 了 最 高
分布的匹配情况.图中绘制了最大值和最小值的
最佳拟合线,以查看测量值的趋势是否存在偏差.
38
橡 胶 参 考 资 料
曲线.
2020 年
最佳拟合线是幂律曲线.
第二项研究用低压缩永久变形和高压缩永久
图 5 示出 了 高 压 缩 永 久 变 形 EPDM 橡 胶 的
对每个数据 点 使 用 一 个 新 试 样 (图 2),所 采 用 的
实验参数依据I
SO815
G
1 标准,如Байду номын сангаас:
25% 的压缩应变;
测试三组;
在 125℃ (
EPDM)或 70℃ (
TPE)下测试;
使用精度为 ±0.
01mm 的厚度计进行测量.
参考方法的 I
SO815
G
1 中 没 有 规 定. 因 此,我 们
分布更真实,因 而 结 果 更 加 精 确.如 果 只 测 试 一
的,因 为 方 法 1 中 每 个 测 量 点 都 有 急 速 冷 却.这
方法 2 的潜在优 点 是 由 于 使 用 了 更 多 试 样,结 果
热条件外,两种方 法 中 影 响 结 果 的 参 数 都 是 相 同
个测试时间,这两种方法之间没有区别,因为测试
36
橡 胶 参 考 资 料
2020 年
橡胶密封性能分析 ——— 测试方法比较
张小溪 编译
由于对橡胶 的 要 求 很 高,特 别 是 在 高 温 下 的
长期性能要求更 高,因 而 需 要 进 行 大 量 的 长 期 测
TPV 样品在放 置 不 同 时 间 后 进 行 了 多 次 压 缩 永
橡胶密封圈的温度变化对密封性能的影响分析

橡胶密封圈的温度变化对密封性能的影响分析橡胶密封圈是一种常见的密封元件,它在工业生产和日常生活中广泛应用于各种机械设备和管道系统。
橡胶密封圈的密封性能对于确保机械设备和管道系统的正常运行至关重要。
然而,由于工作环境的不同,橡胶密封圈会受到温度变化的影响,而这种影响对密封性能可能产生一定程度的影响。
温度变化对橡胶密封圈的密封性能影响的原因主要有两个方面。
首先,温度的变化会对橡胶密封圈的材料性能产生影响。
橡胶是一种高分子化合物,其特点是具有很好的弹性和良好的可塑性。
但当温度升高时,橡胶会发生熔化或变软的现象,导致橡胶密封圈的弹性减弱,从而影响其密封性能。
相反,当温度下降时,橡胶会变得脆硬,容易发生开裂,导致密封性能下降。
其次,温度的变化也会对橡胶密封圈所处的环境产生影响。
例如,在高温环境下,橡胶密封圈可能会受到氧化、老化等化学反应的影响,从而减缓其弹性恢复能力,导致密封性能下降。
此外,高温还会导致橡胶密封圈的体积膨胀,使其与安装孔或管道之间的间隙变大,进而导致泄漏。
相反,在低温环境下,橡胶密封圈可能会受到冷却和冷凝水结冰的影响,从而导致密封圈的变形或破裂,进而影响密封性能。
为了分析温度变化对橡胶密封圈密封性能的影响,实验研究和数值模拟成为常用的方法。
实验研究可以通过在实验室中控制温度和压力条件来模拟不同工作环境下的使用情况。
在实验过程中,可以通过观察和测量橡胶密封圈的压缩变形、体积变化和泄漏量等参数来评估其密封性能。
此外,还可以使用扫描电子显微镜和拉伸试验等测试方法来分析橡胶密封圈的表面形貌和力学性能的变化。
数值模拟则可以通过建立橡胶密封圈的数学模型来预测其在不同温度条件下的行为。
模型的建立可以基于弹性力学、热力学和流体力学等原理,并利用有限元分析、热传导方程和流体流动方程等数值计算方法来解决模型方程。
通过模拟计算可以得到橡胶密封圈的变形、应力分布和泄漏量等性能参数,并预测其在不同温度条件下的密封性能。
分析液压橡胶密封圈的使用性能及密封原理

分析液压橡胶密封圈的使用性能及密封原理液压橡胶密封圈(Hydraulic rubber seal ring)是机械产品的基础元件,同时是所有液压产品都离不开它,橡胶密封圈广泛应用于汽车、摩托车、工程机械、盾构机、通用机械。
不知道的人会问密封圈的作用是什么呢?桂祺密封件告诉您它的用处是防止液体泄漏,防止空气和污染物进人系统和元件内部造成油液污染,并以提高产品效率与性能。
一、液压橡胶密封圈的使用要求必须满足以下性能:1.摩擦阻力要小:避免或减少液压设备产生低压爬行等不良现象;2.具备良好的相容:因橡胶密封圈长期浸泡在液压油中,容易溶胀、溶解或脆化变硬等,使之丧失密封作用,所以要求密封圈设计对液压油具有良好的相容性;3.使用时泄漏量极小:要求橡胶密封圈的泄漏量很小,具有良好的密封作用,并随着压力的增大,提高密封效果;4.使用寿命长:液压橡胶密封圈需具有良好的弹性、耐热性、耐寒性、耐压性、耐磨性及一定的物理机械强度等,并且使用寿命长。
二、液压橡胶密封圈的密封原理(机理)是什么?首先,我们需清楚“密封”可分为静密封和动密封两大类,其中,静密封主要有垫密封、间隙密封和直接接触密封三大类。
动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。
液压橡胶密封圈的密封原理(机理)涉及两个因素,一个是腔体的密封,主要是密封件外缘(静态部件)在腔体中的定位;二是密封唇口与旋转轴表面接触的动态密封,这是密封圈原理中的重要功能。
它取决于:橡胶密封圈唇口设计;弹性材料的结构;轴表面的粗糙度等。
密封唇的径向力、密封唇的角度设计和唇尖与弹簧中心的距离设计的综合作用,产生了一种对轴面不对称分布的接触压力。
橡胶密封圈密封唇口滑动面的摩擦特性受流体的粘度与滑动速度支配,在这个滑动面上有油膜存在。
密封圈与轴的相互滑动表面就在这个油膜分离的润滑状态下运动,因此保持摩擦力小,磨损少。
可见,对密封圈唇口材料与唇部形状设计这两个因素进行微妙控制从而影响橡胶密封件的润滑特性和密封原理,是至关重要的。
密封橡胶圈弹性测试说明

AVK 密封橡胶圈弹性测试
AVK 橡胶卓越的回弹记忆力(压缩后橡胶恢复原来形状的能力)。
即使使用多年以后,小石子,沙砾,或其他杂质依然无法影响橡胶表面及阀门密封性能。
AVK 使用独特的橡胶材料,可以使阀门关闭时,阀瓣包裹住杂质确保密封,阀门打开时,阀瓣橡胶可迅速恢复原状
AVK 独有的EPDM 配方不同于其他任何一种EPDM 橡胶材质,其独有的分子结构可抵御高浓度的臭氧环境。
左下图表明,AVK EPDM 橡胶在200pphm 臭氧浓度下经过200小时依然没有任何改变,同时,SBR 及NBR 都不同程度受到影响。
AVK 研发的EPDM 橡胶配方具有良好的氯离子抵抗性,尤其针对NaOCl-水处理中常用的氯处理化学剂。
如右下图。
综上所述:AVK 阀门采用的EPDM 橡胶具有100%的回弹效果,且使用寿命30年以上。
拉伸强度 体积变化臭氧耐候性实验性能表。
橡胶内胎的回弹性能研究与评估

橡胶内胎的回弹性能研究与评估橡胶内胎作为车辆轮胎的重要组成部分,具有关键的功能和性能,其中回弹性能是其中之一。
回弹性能是指橡胶内胎在受到外力变形后,恢复原有形状和尺寸的能力。
回弹性能的高低直接影响着橡胶内胎的使用寿命、安全性和舒适性。
因此,对橡胶内胎的回弹性能进行研究与评估具有重要的意义。
首先,为了研究和评估橡胶内胎的回弹性能,我们需要了解回弹性能的测试方法。
目前常用的回弹性能测试方法有洛氏硬度测试、维氏硬度测试、杜氏硬度测试和波式回弹测试等。
这些测试方法主要通过在特定条件下对橡胶内胎施加力量或压缩,然后测量其恢复程度,从而评估回弹性能。
通过这些测试方法可以定量地获取橡胶内胎的回弹性能数据,为研究和评估提供基础。
其次,我们可以进行橡胶内胎回弹性能的实验研究。
实验研究可以通过设计一系列的实验方案,然后进行对比和分析。
例如,可以选择不同材料、不同硬度或不同结构的橡胶内胎进行测试,比较它们之间的回弹性能差异。
同时,还可以改变不同的加载条件,如压力、温度和湿度等,对橡胶内胎进行测试,从而了解这些因素对回弹性能的影响。
通过实验研究,可以深入了解橡胶内胎回弹性能的特点、规律和优化方法。
除了实验研究,我们还可以采用数值模拟的方法来评估橡胶内胎的回弹性能。
数值模拟可以基于橡胶材料的力学性能和力学模型,通过计算机模拟的方式来模拟橡胶内胎在外力作用下的变形和恢复过程。
数值模拟可以提供更加详细和全面的回弹性能信息,例如应力分布、变形趋势等。
同时,数值模拟还可以在设计阶段进行优化和预测,提高橡胶内胎的回弹性能。
在进行橡胶内胎回弹性能研究与评估时,还需要考虑一些关键因素。
首先是材料选择和配方设计,不同材料和配方会对回弹性能产生重要影响。
其次是制造工艺和工艺参数,制造过程中的变形和热处理等因素也会影响回弹性能。
此外,还需要考虑橡胶内胎在实际使用环境下的应力、温度和湿度等因素。
最后,根据研究和评估的结果,我们可以提出一些改进和优化的建议。
Yx橡胶密封圈密封性能研究

力 , 密封 圈接 触 线 附 近 的单 元 不 会 产 生 形 变 , 密 封 间 隙处 除外 。
液体工作压力/ M P a 图 1 0 下唇最大接触压力随液体压力变化 曲线
6 下 唇 口接 触 线 长 度 计 算
1
I I
分 析 可知 ,在 液体 工 作 压力 为 0 ~1 . 3 MP a区 间 内, Yx密 封 下 唇 口变 形 不 稳 定 ,密 封 接 触 线 变 形 规
初始状态下 , Yx密 封 圈 在 轴 孔 的 挤 压 和 约 束
作用 下 形成 一 定 的 预压 缩量 , 从 而 产 生 下 唇 口的 初
始 最大 接触 压 力 ,随着 液体 工 作 压力 的逐 步增 加 ,
密 封 圈产 生 的变 形 越来 越 大 , 下 唇 口与 轴 外 圆 柱 面
国产 密 封 圈 。 据 了解 , 我 公 司 的进 口 密 封 圈 主 要 采 用
分 析 曲线 图 1 0可 知 , Yx密 封 圈 下 唇 口 的 最 大
接 触压 力 出现 了两个 分界 点 。
的是 高压 注塑 成 型工艺 , 成 型件材 料致 密度 高 , 冷却 收缩 率小 , 精 度保持 性好 。 而 大 部 分 国产 密 封 圈 采 用 的浇铸 成 型工 艺 , 容 易 形成 局 部 气 孔 、 夹杂 、 收 缩 等
、。
。
1 2
簧
4
;
律 不稳定 。 根 据我公 司液 压机设 计制 造多 年 的经验 , 液 压 缸 多 出 现 低 压 渗 漏 ,活 塞 杆 在 低 压 回 程 时 容 易 出 现 挂 油 现 象 ,这 一 方 面 与 Y x密 封 圈 和 被 密 封 的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2006年9月强度与环境 Sep.2006 第33卷第3期STRUCTURE & ENVIRONMENT ENGINEERING V ol.33, No.3橡胶密封圈在回弹过程中的密封性能分析王 江(北京宇航系统工程研究所,北京 100076)摘要:本文通过非线性有限元软件MSC.Marc,计算了O形密封圈在密封槽产生短时间隙时的回弹过程。
计算分别采用动力学计算和静力计算,并将两种计算结果进行了比较。
本文还通过用户子程序考虑了外界压力对回弹过程的影响。
关键词:密封圈; MSC.Marc;回弹;接触;用户子程序中图分类号:O313 文献标识码:A 文章编号:1006-3919(2006)03-0037-06Hermeticity analysis on the bounce-back process of O ringWANG Jiang(System Engineering Division of CALT,Beijing 100076,China)Abstract:This paper presents a FEM model, on the case of MSC.Marc, to analysis the bounce-back process of O ring. And the results of two methods, transient response and static analysis, are obtained and compared.Key words:1 引言图1构,水压作用,最大为密封槽尺寸见图2下的尺寸,有两种情况:形。
间隙张开时存在密封圈泄漏的可能性。
因此需要对密封圈回弹过程进行有限元分析,以确定连接面在极端情况下是否会发生泄露。
收稿日期:2006-01-26;修回日期:2006-04-24作者简介:王江(1975-),男,工程师,研究方向:机构强度分析;(100076)北京宇航系统工程研究所.图2 密封槽尺寸 关键的理论背景与建模基本思路2.1 橡胶材料橡胶材料是一种较为特殊的材料,其特性与工程材料中常用的金属材料有很大的不同。
橡胶可以承受很大的变形而不致破坏,可承受应变的范围通常可以达到100%以上,而且卸载之后可以完全恢复最初的状态。
因此橡胶是一种保守的和路径无关的材料,也就是说对于一种变形状态,其变形能和应力仅仅取决于当前应变,而与加载的过程无关,这一点与大变形的金属材料有很大区别。
另外,大部分橡胶是属于不可压材料,也就是说对于任何大小的变形状态来说橡胶结构的总体积保持不变。
因此通常使用的金属材料本构模型不能适用于橡胶材料,我们通常采用应力势函数的方式来定义。
[][]E WS ∂∂= (1)其中W 为应力势函数,S 为大变形的应力度量,通常为PK2应力,E 为大变形的应变度量,通常为格林-拉格朗日应变。
在研究中已经发展出很多的橡胶材料模型,适合于不同的橡胶类材料,其间的主要区别就在于势函数W 具体形式的选取。
应用最广泛的橡胶模型是Mooney-Rivlin(2) 其中n I 为大变形应变偏量的不变量,与应变分量之间有固定的表达式,描述材料与体积变形无关的部分;J 为体积比,用来描述材料的体积变形;材料常数c mn 和d 是需要根据试验曲线来决定。
式(2)中参数c mn 共有9个,故成为9参数Mooney-Rivlin 模型,是比较复杂的情况,可用于应变达200-300%的情况。
如果省略某些参数,则可得到比较简单的2参数Mooney-Rivlin模型。
(3)对于不可压材料,体积变化量很小,上式的最后一项可忽略不计。
2参数Mooney-Rivlin 模型可以用较少的参数来描述50-100%应变范围内的变形,并得到比较高的精度,已经能够满足我们解决密封圈密封问题的需要。
因此在这里,我们将采用2参数Mooney-Rivlin 模型进行有限第33卷第3期王江橡胶密封圈在回弹过程中的密封性能分析39元建模,分析密封圈的回弹过程。
2.2 非线性有限元软件及建模思路本次分析的问题涉及到密封圈在受压过程中的大变形问题、密封圈与上下端框之间的接触问题,密封圈本身又是超弹性材料,所受外界压力随着间隙的张开和闭合,作用区域也在不断变化,因此这一问题属于典型的非线性问题。
我们通常使用的有限元软件如Nastran,虽然能够解决大量线性化的工程实际问题,但是在求解此类非线性问题时也将变得力不从心。
非线性有限元软件MSC.Marc为我们解决这些问题提供了一个有力的工具。
美国MARC公司于1967年推出了全球第一个商业化的非线性有限元软件MARC,1999年被美国知名的CAE软件开发商MSC.Software公司收购,成为如今的MSC.Marc。
经过几十年的发展,MSC.Marc已经在学术界和工程界得到了广泛应用。
它作为通用的非线性有限元软件,可以有效处理大变形、接触、超弹性材料等非线性问题,以及准静态、瞬态响应等多学科的分析,具有强大的非线性分析功能。
由于橡胶材料本构关系的特殊性,一般用于金属材料的单元类型已经不能满足橡胶材料的计算。
为此MSC.Marc提供了一系列的Herrmann单元,采用Mooney-Rivlin模型来描述橡胶材料的本构关系,专门用于橡胶材料的计算。
对于线性有限元来讲,结构的应力、应变都是基于初始状态下材料所处坐标、结构刚度矩阵得到的,这在小变形下的误差很小,是可行的;本文所要解决的问题中,橡胶材料将发生大变形,这一线性化方法将会产生不可接受的误差。
MSC.Marc提供了拉格朗日更新的方法,即程序每一步迭代得到的材料所处坐标值、结构刚度矩阵都将实时更新,作为下一步迭代的初始条件,这样就避免了大变形给求解带来的误差。
密封圈与上下端框之间会发生接触,而且接触区域在不断的变化,这在线性有限元软件中很难处理。
MSC.Marc提供了基于直接约束的接触算法,可自动分析变形体之间、变形体与刚体之间,以及变形体自身的接触,利用这一功能,我们可以很轻松的解决这个问题。
另外,MSC.Marc提供了很多用户子程序接口,可以灵活方便的控制求解过程中各个参数的变化。
密封圈在变形过程中,外界压力作用的区域也在不断变化,我们可以通过用户子程序来控制这一变化过程。
3 有限元模型根据此密封结构轴对称的特点,利用MSC.Marc自带的前处理软件MSC.Mentat建立有限元轴对称模型。
采用二参数Mooney-Rivlin模型,材料参数C10=0.65N/mm2,C01=0,并将密封圈截面划分为一阶四边形轴对称Herrmann单元来模拟密封圈的橡胶特性。
由于结构钢的弹性模量和硬度远大于密封圈,所以不考虑上下端框与密封圈接触时的变形,这里将其作为刚体处理。
根据实验数据,密封圈材料密度为1x103kg/m3,密封圈与上下端框之间的摩擦系数为1.1。
下端框上开有密封槽,而上端框则起到了密封盖的作用。
有限元模型模拟了这些实际结构。
图4为有限元模型的初始状态。
根据图2、图3所示尺寸,密封圈在自然状态下的尺寸与密封槽并不一致,密封圈的环向直径小于密封槽内圆。
有限元计算时首先模拟了安装过程,将密封槽内圆向上移动至安装位置,同时将密封圈撑大,如图5所示;再将密封盖向右移动至对接状态,即得到了密封圈的安装状态,如图6所示。
在此基础上,移动密封盖来模拟间隙的张开和闭合。
40 强 度 与 环 境 2006年图4 有限元模型初始状态 图5 密封槽内圆向上移动至安装位置图6 安装状态,上下边界对密封圈的压应力 图7 密封圈自由弹出 4 无外压情况下的回弹过程分析在密封圈安装状态计算结果的基础上,通过移动密封盖来模拟间隙的张开和闭合。
首先,不考虑外界水压对密封圈变形的影响,按照表1所列的五种情况进行了计算。
表1 无外压情况下的计算情况序号计算类型 边界条件 1瞬态响应 密封圈自由弹出 2静力 密封盖向左移动至1.1mm 3静力 密封盖向左移动至2.14mm 4瞬态响应 0.015s 内密封盖做半正弦运动,最大间隙1.1mm 5 瞬态响应 0.015s 内密封盖做半正弦运动,最大间隙2.14mm将部分计算结果列入表2。
根据计算结果,可以得到下面的结论:第一,通过安装状态的计算,密封圈受到密封槽底部、密封盖的挤压,如图6所示,在压应力较小一侧的最大压应力为2.3MPa 。
第二,通过第一种情况的计算,当密封圈自由弹出时,密封圈完全脱离密封槽底部需要0.00021秒,弹出时的形状见图7。
另一方面,根据密封圈的材料特性,弹性模量)(60110C C E +≅=3.9MPa ,则密封圈内应力波速约为=v =ρ/E 62.45m/s ,密封圈截面直径第33卷第3期王江橡胶密封圈在回弹过程中的密封性能分析41d=9.6mm,有d/v=0.00015s。
我们所要研究的间隙开到最大值需要0.0075秒,是0.00021秒的35.7倍,是0.00015秒的50倍。
由此可见,间隙开合的过程对密封圈产生的动力学效应很小,这一问题非常接近于静力问题。
第三,根据表2所示第二、四种情况的计算结果,当间隙为1.1mm时,静力情况下压力较小一侧的最大压应力1.162MPa,见图8;瞬态响应情况下,密封圈和密封槽底部、密封盖没有脱离,当间隙达到最大时,最大压应力也是1.162MPa,见图9;两者结果基本一致。
第四,根据表2所示第三、五种情况的计算,当间隙为2.14mm时,静力情况下压力较小一侧最大压应力0.298MPa,见图10;瞬态响应情况下,密封圈和密封槽底部、密封盖都没有脱离,当间隙达到最大时,最大压应力0.306MPa,见图11;两者相差约2.7%。
表2 第2、3、4、5种情况的计算结果序号计算类型边界条件密封圈与密封盖、密封槽底部之间,压力较小一侧的的最大压应力示意图2 静力密封盖向左移动至1.1mm 1.162MPa 图8 4 瞬态响应 0.015s内半正弦运动,最大间隙1.1mm 1.162 MPa 图93 静力密封盖向左移动至2.14mm 0.298 MPa 图105 瞬态响应 0.015s内半正弦运动,最大间隙2. 14mm0.306 MPa 图11图8 最大间隙1.1mm,静力计算的压应力图9 最大间隙1.1mm,瞬态响应计算的压应力图10 最大间隙2.14mm,静力计算的压应力图11 最大间隙2.14mm,瞬态响应计算的压应力4 考虑外压情况下的有限元分析根据以上结果,我们比较了瞬态计算与静态计算的结果,两者差别很小,因此利用用户子42 强 度 与 环 境 2006年程序,通过静力计算来考虑外压的影响。
重复上面的计算过程,计算至安装完成(图6状态)后,在密封圈外侧没有与密封槽底部、密封盖接触的部分加外压至0.55MPa,然后移动密封槽盖来模拟间隙的分离和闭合。