【摘要】：利用有限元軟件ANSYS模擬分析了往復(fù)運動Y形密封圈的靜態(tài)和動態(tài)密封性能。研究了短唇傾角、唇谷高2個結(jié)構(gòu)參數(shù)對Y形密封圈靜態(tài)密封性能的影響;分析了工作油壓、往復(fù)運動速度和摩擦系數(shù)3個工況參數(shù)對Y形圈動態(tài)密封性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)短唇傾角在6°~10°,唇谷高在5~6 mm時,Y形圈的靜態(tài)密封性能較好,且隨著短唇傾角和唇谷高的增加,其靜態(tài)性能增強;當(dāng)工作油壓小于10 MPa、往復(fù)運動速度在0.2~0.5 m/s時,Y形圈的動態(tài)密封性能較好,而密封圈與活塞桿間的動態(tài)摩擦系數(shù)對其密封性能影響不明顯。
【圖文】：

液壓與氣動2017年第6期封圈為研究對象，Y形密封圈的型號為Y50×60×10(GB/T10708．1-2000)，其安裝尺寸和示意圖如圖1所示。活塞桿的直徑為50mm，溝槽基本尺寸為4mm×12mm，密封圈安裝完成后，活塞桿和缸蓋之間的間隙為0．1mm，hv為唇谷高，α為短唇的傾角。圖1Y形圈的安裝尺寸該Y形密封圈工作壓力范圍為0～20MPa，額定工作速度v=1m/s，工作溫度范圍0～80℃。1．2Y形密封圈有限元建模Y形密封圈材料為腈基丁二烯橡膠(NBＲ)，其硬度IＲHD為85，彈性模量E=69MPa;泊松比μ=0.499;采用2項參數(shù)的Mooney-Ｒivlin模型描述其力學(xué)性能，，其函數(shù)關(guān)系式如式(1):W=C10(I1－3)+C01(I2－3)(1)式中，W為應(yīng)變勢能函數(shù);I1和I2分別為第一和第二Green應(yīng)變不變量。C10和C01為Ｒivlin系數(shù)，均為正定常數(shù)。取C10=1．87MPa，C01=0．47MPa［10］。活塞桿和密封腔體材料均為45號鋼，彈性模量E=210GPa，泊松比υ=0．31;活塞桿與密封圈相互運動摩擦系數(shù)為0．01，靜摩擦系數(shù)為0．2。劃分網(wǎng)格時，Y形密封圈采用二維4節(jié)點超彈性單元HYPEＲ56，帶有混合U-P方程;活塞桿和缸蓋采用二維實體結(jié)構(gòu)單元PLANE183;選取TAＲGE169作為接觸單元，CONTA172作為目標單元。密封的動態(tài)分析過程分三步，第一步壓縮模擬Y形圈安裝過程，即通過將活塞桿徑向移動擠壓密封圈得到初始模型;第二步在流體側(cè)施加流體壓力;第三步給活塞桿一定的位移量模擬活塞桿的往復(fù)運動如圖2所示。2結(jié)構(gòu)參數(shù)對Y形密封圈靜態(tài)密封性能的影響Y形橡膠密封圈在初始安裝時使密封唇具有一定的過盈量，密封唇在寬的壓力范圍內(nèi)以線性接觸面與圖2Y形密封圈的有限元模型活塞桿接觸，達到密封效果。油壓作用下，密封唇圓周方向的變形使密封面的接觸寬度和接

封圈的有限元模型活塞桿接觸，達到密封效果。油壓作用下，密封唇圓周方向的變形使密封面的接觸寬度和接觸應(yīng)力相應(yīng)增大，實現(xiàn)自緊密封［11］，而密封面的接觸寬度和接觸應(yīng)力主要取決于Y形密封圈的短唇傾角α和唇谷高hv的大小，通過短唇傾角和唇谷高的變化對接觸面接觸壓力影響分析Y形密封圈的靜態(tài)密封性能。2．1短唇傾角α對接觸面接觸壓力的影響取Y形密封圈唇谷高hv=5．6mm壓力為0(初始安裝)和油壓為10MPa兩種情況下，變化短唇傾角α，獲得了安裝完成后(p=0)和工作壓力10MPa時密封面接觸應(yīng)力云圖，分別如圖3和圖4所示�？梢姡�(dāng)α在8°～18°之間變化時，兩種壓力下的接觸應(yīng)力分布形式基本一致，且密封接觸面的最大接觸應(yīng)力出現(xiàn)在短唇最外側(cè)(初始狀態(tài)與活塞桿接觸的地方)，接觸應(yīng)力分布滿足密封的條件。圖3初始安裝狀態(tài)時不同短唇傾角的Y形圈接觸應(yīng)力云圖56逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄逄

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王剛;張f^;王艷燕;朱琛;;基于ANSYS Workbench的液壓支架Y形密封圈有限元分析[J];煤炭工程;2015年10期

2 王國榮;胡剛;何霞;董勝偉;陳寶康;;往復(fù)密封軸用Y形密封圈密封性能分析[J];機械設(shè)計與研究;2014年06期

3 田闊;姚山;楊通;;變壓變溫條件下Y形密封圈靜密封特性分析[J];潤滑與密封;2014年10期

4 張付英;洪彬;李騰;;基于TRIZ的彈性液壓往復(fù)密封增效概念設(shè)計研究[J];機械設(shè)計;2014年09期

5 李斌;蔣小麗;;Y形密封圈的有限元分析及結(jié)構(gòu)改進[J];潤滑與密封;2014年06期

6 張付英;李騰;洪彬;;彈性液壓往復(fù)密封增效設(shè)計的理論研究[J];潤滑與密封;2014年01期

7 李騰;張付英;鄧康豐;;基于ANSYS的Y形橡膠密封圈靜態(tài)密封性能研究[J];潤滑與密封;2013年11期

8 韓傳軍;張杰;;往復(fù)密封用X形圈的優(yōu)化設(shè)計及有限元分析[J];液壓與氣動;2012年10期

9 諶彪;張贊牢;楊建勇;譚朝燁;敬宇;羅小兵;;靜密封條件下Y形橡膠密封圈有限元分析[J];潤滑與密封;2009年03期

10 鄭明軍,王文靜,陳政南,吳利軍;橡膠Mooney-Rivlin模型力學(xué)性能常數(shù)的確定[J];橡膠工業(yè);2003年08期

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 毛建清;;24.00R35全鋼工程機械子午線輪胎的設(shè)計[J];橡膠工業(yè);2017年08期

2 杜堅;劉旭;;鉆井泥漿泵柱塞V形圈密封失效仿真分析[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報;2017年04期

3 劉洪宇;王冰清;孟祥鎧;陸e

本文編號：2586024