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O型橡胶密封圈动密封应力分布数值模拟研究

机械科学与技术 2023年第10期42卷 1745-1752页

作者：张心怡贾均红高飒飒李洪春李东升杨晓东陕西科技大学机电工程学院西安710021 西安航天动力研究所陕西省特种密封技术工程研究中心西安710100

O型橡胶密封圈是航空航天密封机构中一个重要的零部件,由于其服役工况条件复杂,极易出现密封失效进而影响机构系统的正常运行。本文针对O型密封圈的选型及动密封失效问题,基于ABAQUS建立了O型橡胶密封圈的二维轴对称模型,分析了不同橡... 详细信息

O型橡胶密封圈是航空航天密封机构中一个重要的零部件,由于其服役工况条件复杂,极易出现密封失效进而影响机构系统的正常运行。本文针对O型密封圈的选型及动密封失效问题,基于ABAQUS建立了O型橡胶密封圈的二维轴对称模型,分析了不同橡胶材料O型密封圈在往复运动时的应力变化,探究了压缩率、摩擦因数、介质压力对其密封性能的影响,并对其在往复运动中的失效形式和失效位置进行了预判。研究表明,相比于三元乙丙橡胶和氟橡胶,相同条件下丁腈橡胶密封圈密封性能较好;预压缩的过程中,O型橡胶密封圈被压缩而发生变形呈鼓形,最大Von Mises应力出现在密封圈与密封凹槽和活塞轴接触位置。往复运动过程中,随着压缩率、摩擦因数和介质压力的增大,O型橡胶密封圈的最大Von Mises应力和最大接触应力都随之增大;当行程结束时,其最大Von Mises应力值达到一个峰值,且摩擦因数越大,峰值越大;最大Von Mises应力和接触应力都会随着介质压力的增大而增大,在活塞拐角处较容易发生应力集中现象。本研究可为O型橡胶密封圈的材料选择及动密封的参数调控提供理论依据。

关键词： O型橡胶密封圈动密封应力密封性能

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多材复合高温基线密封件的研究进展

复合材料学报 2023年

作者：魏雨函曾琴白鸿柏薛新福州大学机械工程及自动化学院

多材复合高温基线密封件是一种集隔热芯材，金属编织弹簧管和陶瓷纤维编织管于一体的新型多孔复合结构材料，在动载荷作用下具有柔性、耐高温、耐磨和密封等多功能优异性能，尤其对提高新一代高速飞行器热端部件的综合性能上起到关键性... 详细信息

多材复合高温基线密封件是一种集隔热芯材，金属编织弹簧管和陶瓷纤维编织管于一体的新型多孔复合结构材料，在动载荷作用下具有柔性、耐高温、耐磨和密封等多功能优异性能，尤其对提高新一代高速飞行器热端部件的综合性能上起到关键性作用。它综合利用了内层隔热芯材的热防护、中间层高温合金编织弹簧管的弹性回复和外层陶瓷纤维管的耐热、耐磨等各自的性能优势。然而，由于各基材结构和性能之间的差异性，多材混杂结构与整体性能调控之间的内在联系尚不明确。基于此，首先介绍了多材复合高温基线密封件各组成材料特性及其制备工艺；其次，对现有高温基线密封件的理论和数值模型等研究方法进行梳理和归纳；再次，阐述了多材复合高温基线密封件在关键制备工艺和高温动载荷服役过程中存在的主要技术挑战；最后，对多材复合高温基线密封件的研究发展趋势和潜在工程应用进行了展望。

关键词：高温基线密封动密封制备工艺弹性行为耐磨

高压下浇注型聚氨酯弹性体密封圈挡环性能研究

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润滑与密封 2022年第3期47卷 33-39页

作者：赵静一张宇杭郭锐唐颖达潘玉讯刘尧燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066000 苏州美福瑞新材料科技有限公司江苏常熟215500 沈阳职业技术学院机械工程学院辽宁沈阳110045

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。... 详细信息

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长度都略优于其他2种材料,能够很好地实现密封效果;CPU材料挡环静、动密封最大变形程度最小,其承受的最大von Mises应力相较于其他材料小,具有较高的可靠性和较长的使用周期,可有效防止O形圈在高压下的挤出、咬伤等失效情况的发生。台架试验结果表明,CPU挡环的挤出高度远小于TPFE和TPEE挡环,从而验证了有限元分析结果的正确性。研究表明,新型CPU挡环可以用于和O形圈配合实现液压缸的动静密封。

关键词：挡环聚氨酯 O形圈静密封动密封抗挤出

载荷对金属/织构化三元乙丙密封副摩擦学性能的影响

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表面技术 2021年第7期50卷 243-249页

作者：唐杰齐凯曾杰李玉帅曾祥瑞鲁鑫中国民航大学航空工程学院天津300300

目的提高三元乙丙/金属动密封的抗磨性能,揭示织构化橡胶在不同载荷下的磨损机理和损伤演变规律。方法采用激光打标器在三元乙丙橡胶表面加工规则凹坑阵列,与金属小钢球组成摩擦副,并利用UMT-2摩擦磨损试验机进行摩擦实验,研究不同载荷... 详细信息

目的提高三元乙丙/金属动密封的抗磨性能,揭示织构化橡胶在不同载荷下的磨损机理和损伤演变规律。方法采用激光打标器在三元乙丙橡胶表面加工规则凹坑阵列,与金属小钢球组成摩擦副,并利用UMT-2摩擦磨损试验机进行摩擦实验,研究不同载荷下织构化三元乙丙橡胶试样的摩擦学特性。通过分析摩擦系数和磨损率等获得实验过程的摩擦学信息,再利用场发射扫描电子显微镜和白光干涉三维表面轮廓仪对磨痕和磨屑进行表面微观分析,并对磨损区域进行三维形貌重组。结果随着载荷的增加,磨损量都有上升趋势,无织构三元乙丙试件的摩擦系数呈下降趋势,织构化表面摩擦系数先减小、后增大。在载荷为35 N时,织构的摩擦学性能最好,相较于无织构试样,其磨损量下降了33.4%,摩擦系数下降了24.2%,表面粗糙度为245 nm;载荷为80 N时,织构的引入会加剧磨损,表面粗糙度达到了1.12×10^(4)nm。通过观察磨损表面和磨屑形貌得出,在中低载荷下,表面织构可以有效减少腐蚀磨损和粘着磨损;在高载荷下,织构的磨损机理变为磨粒磨损。结论总体而言,在合适的载荷下,织构化处理可以有效地改善三元乙丙的摩擦性能,但高载荷下织构会增大磨损。

关键词：表面织构三元乙丙摩擦性能磨损机理动密封磨屑形态法向载荷

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混合润滑条件下的斯特封高速摩擦与密封特性

中国机械工程 2021年第5期32卷 533-539页

作者：李永康王军廉自生太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室太原030024

为准确研究斯特封高速摩擦与密封特性,基于混合润滑理论,综合流体空化效应、密封接触变形和微观粗糙峰接触等因素影响,建立了斯特封摩擦与密封的数值计算模型。研究了往复运动速度和密封压力对油膜厚度、摩擦力和泄漏量的影响,搭建了往... 详细信息

为准确研究斯特封高速摩擦与密封特性,基于混合润滑理论,综合流体空化效应、密封接触变形和微观粗糙峰接触等因素影响,建立了斯特封摩擦与密封的数值计算模型。研究了往复运动速度和密封压力对油膜厚度、摩擦力和泄漏量的影响,搭建了往复密封试验台来验证模型的准确性。结果表明:计算摩擦力与实验摩擦力相近。混合润滑模型能更好地模拟高速柱塞副斯特封的摩擦与密封特性,油膜压力与粗糙度接触压力共同影响密封性能,但粗糙度接触摩擦起主导作用。

关键词：柱塞动密封混合摩擦润滑

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液黏离合器旋转动密封泄漏特性试验研究

润滑与密封 2023年第10期48卷 107-113页

作者：李小卒郭刘洋郝木明刘中琪李强任宝杰中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072 东营海森密封技术有限责任公司山东东营257067

为探究并改善液黏离合器旋转动密封的泄漏特性,采用Tr1-6Kr-22A变速试验台开展其密封性能试验,对比分析操作参数和结构参数对各个泄漏通道泄漏量的影响规律。结果表明:操纵油泄漏量整体偏大,润滑油泄漏通道受压力影响最小;随着操纵油压... 详细信息

为探究并改善液黏离合器旋转动密封的泄漏特性,采用Tr1-6Kr-22A变速试验台开展其密封性能试验,对比分析操作参数和结构参数对各个泄漏通道泄漏量的影响规律。结果表明:操纵油泄漏量整体偏大,润滑油泄漏通道受压力影响最小;随着操纵油压力的增加,各泄漏通道泄漏量亦随之上升,但高压工况下泄漏量增势平缓;各泄漏通道泄漏量与转速存在正相关关系,但油压对密封泄漏量影响较转速更为明显;密封环带宽度对泄漏量影响较大,较宽的密封环带可有效降低密封总体泄漏量;采用较宽密封环带的试验工装各个通道泄漏量最小,且受操作参数影响较小,适用于压力波动较大的场合,而在转速波动较大时密封泄漏量出现阶跃特性。

关键词：液黏离合器动密封密封性能泄漏特性液黏动力传递

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某航空液电阀主密封结构密封性能分析及优化

机床与液压 2023年第16期51卷 184-193页

作者：王东川陈松徐士彪张君王伟锁彭周重庆理工大学机械工程学院重庆400054 贵州枫阳液压有限责任公司贵州贵阳550009

针对液电阀阀芯处密封结构,采用组合式密封结构的设计思路,通过压缩波簧提供预紧力和补偿力。建立密封结构数值模型,对液电阀动密封面的接触应力和转动摩擦力矩进行分析。根据不同的影响因素模拟动密封面间的接触应力分布以及峰值接触... 详细信息

针对液电阀阀芯处密封结构,采用组合式密封结构的设计思路,通过压缩波簧提供预紧力和补偿力。建立密封结构数值模型,对液电阀动密封面的接触应力和转动摩擦力矩进行分析。根据不同的影响因素模拟动密封面间的接触应力分布以及峰值接触应力的变化情况,通过施加流体压力,研究各因素对液电阀转动摩擦力矩的影响规律。设计正交试验并进行直观分析和方差分析,确定最优密封结构。结果显示:优化后主密封副间接触应力增大,转动摩擦力矩减小,有效提升了主密封结构的密封性能。

关键词：液电阀组合式密封结构动密封正交试验

不同沟槽棱圆角半径对带挡环的O形圈密封的影响

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润滑与密封 2022年第2期47卷 8-14页

作者：赵静一罗元奎郭锐王建伟唐颖达潘玉讯刘尧燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066000 苏州美福瑞新材料科技有限公司江苏常熟118300 沈阳职业技术学院机械工程学院辽宁沈阳110000

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... 详细信息

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,比较不同半径下2种密封结构O形圈和挡环的von Mises应力、接触压力和挤出情况。结果表明:在35 MPa介质压力作用下,带挡环的O形圈密封能达到密封要求,挡环与O形圈配合使用能有效降低沟槽棱圆角半径对O形圈密封性能的影响;挤出处应力随着沟槽棱圆角半径的增大而增大,沟槽棱圆角半径越大,挤出处应力增幅越大,因此在涉及到动密封时,为了保证O形圈和挡环不被沟槽棱划伤,且挡环在挤出处受到较小应力,沟槽棱圆角半径取值不能太大,该结论将对带挡环O形圈密封沟槽设计起到一定的参考作用。

关键词： O形圈挡环沟槽棱圆角静密封动密封密封性能

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大缸径双伸缩立柱活塞组合密封特性分析

煤炭技术 2022年第6期41卷 171-174页

作者：左超魏然雨王浩宇马增财曹连民山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

针对工作面中液压支架立柱密封性差的问题,通过建立立柱控制回路活塞组合密封和鼓形密封摩擦力模型,应用AMESim软件对2种不同密封方式的液压缸给定相同的矩形波信号、斜坡信号以及阶跃信号,对大缸径双伸缩立柱活塞组合的密封响应特性进... 详细信息

针对工作面中液压支架立柱密封性差的问题,通过建立立柱控制回路活塞组合密封和鼓形密封摩擦力模型,应用AMESim软件对2种不同密封方式的液压缸给定相同的矩形波信号、斜坡信号以及阶跃信号,对大缸径双伸缩立柱活塞组合的密封响应特性进行分析。同时通过泄漏测试以及关于流固耦合的仿真分析,说明密封圈泄漏量都是随着压力的增大而增大。证明活塞组合密封液压缸在稳定性、响应时间、静态误差等方面相对鼓型密封具有较好优越性。

关键词：液控系统 AMESim 双伸缩立柱动密封仿真