主減速器油封密封性能的有限元分析

利用ansys建立了液壓系統(tǒng)中液壓缸用o形橡膠密封圈的二維軸對(duì)稱模型,分析計(jì)算了o形密封圈缸筒和軸套的間隙、密封軸套槽口倒角半徑、o形密封圈的截面尺寸、橡膠材料參數(shù)、初始?jí)嚎s率對(duì)密封面最大接觸壓力和剪切應(yīng)力的影響。結(jié)果表明:o形密封圈缸筒和軸套的間隙對(duì)剪切應(yīng)力的影響很大;軸套溝槽寬度、o形密封圈的截面尺寸和橡膠材料參數(shù)對(duì)密封面最大接觸壓力的影響很大;初始?jí)嚎s率對(duì)密封面最大接觸壓力和剪切應(yīng)力的影響都很大;對(duì)于本文分析的結(jié)構(gòu),在其它條件不變的情況下密封軸套槽口倒角半徑對(duì)密封面最大接觸壓力和剪切應(yīng)力的影響都不大;分析結(jié)果驗(yàn)證了長(zhǎng)期使用的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

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。

利用大型有限元分析軟件abaqus對(duì)安全殼通風(fēng)隔離閥的密封墊片進(jìn)行建模和非線性接觸分析,比較了不同倒角密封墊片的vonmises應(yīng)力和接觸壓力的大小,有限元分析涉及材料非線性及邊界條件非線性。分析結(jié)果表明,密封墊片的倒角對(duì)墊片上應(yīng)力和接觸面上接觸壓力的大小都有影響,應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的密封墊片倒角。結(jié)論對(duì)該類蝶閥密封墊片的設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)。

通過(guò)理論分析,得出了單螺桿泵壓力的產(chǎn)生和傳遞規(guī)律。采用有限元方法,建立了單螺桿泵的二維模型,分析了螺桿泵定子橡膠與轉(zhuǎn)子間腔體壓差、腔體壓力以及過(guò)盈量對(duì)接觸壓力的影響,得出了壓差與接觸壓力、腔體內(nèi)壓力與接觸壓力和最大密封壓力及過(guò)盈量與最大壓力的關(guān)系。結(jié)果表明:壓差的增大使接觸壓力增大;腔體內(nèi)壓力的增大使接觸壓力減小,最大密封壓力降低;過(guò)盈量的增加使螺桿泵的最大壓力增大。

建立了某柴油機(jī)氣門桿油封結(jié)構(gòu)有限元二維軸對(duì)稱模型,研究了在氣門工作條件下油封的動(dòng)態(tài)密封性能,同時(shí)分析了油封不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)油封密封性能的影響。仿真分析表明,油封密封性能隨著凸輪轉(zhuǎn)角而發(fā)生明顯變化,氣門運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)對(duì)油封密封性能有很大影響,在氣門運(yùn)動(dòng)換向時(shí)刻油封嘴唇口發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)。通過(guò)仿真得到了油封結(jié)構(gòu)參數(shù)與油封動(dòng)態(tài)密封性能之間的關(guān)系,為油封設(shè)計(jì)工作提供了重要依據(jù)。

采用大型有限元分析軟件ansys,對(duì)高壓計(jì)量泵單向閥密封結(jié)構(gòu)的接觸破壞和泄漏進(jìn)行了分析。研究了閥座的等效應(yīng)力和接觸應(yīng)力隨上扣扭矩和高壓液體內(nèi)壓的變化規(guī)律,并根據(jù)閥座接觸應(yīng)力和等效應(yīng)力的變化確定了高壓接頭的最大和最小上扣扭矩,在此扭矩范圍內(nèi),可保證計(jì)量泵既不會(huì)因?yàn)樯峡叟ぞ剡^(guò)小而發(fā)生泄漏,又不會(huì)因?yàn)樯峡叟ぞ剡^(guò)大而壓潰。在此基礎(chǔ)上,提出單向閥密封裝配時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng),為此類結(jié)構(gòu)的裝配和使用提供了一種新的分析方法。

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對(duì)鋁合金油封座孔裝配外露骨架油封的滲漏油問(wèn)題進(jìn)行了分析,并對(duì)失效原因進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明:座孔材料對(duì)油封的密封性能有直接影響。鋁合金等熱膨脹系數(shù)較大的油封座孔適合裝配包膠單油封或至少第1油封是包膠油封的雙油封。

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

通過(guò)有限元分析方法,考慮各部件間的相互影響,建立閘閥系統(tǒng)級(jí)的三維非線性有限元模型。計(jì)算鈦合金閥體、座圈與閘板在外載荷作用下的應(yīng)力值和變形量,分析各部件的力學(xué)性能、密封性能以及扭矩的合理性,為進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作提供有效的參考依據(jù)。

針對(duì)器件在密封檢測(cè)過(guò)程中的失效現(xiàn)象,采用abaqus有限元模擬軟件,建立失效器件外殼的密封試驗(yàn)三維仿真模型,分別對(duì)失效結(jié)構(gòu)封裝件和改進(jìn)結(jié)構(gòu)封裝件進(jìn)行密封測(cè)試環(huán)境下的應(yīng)力計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果從理論上解釋了失效結(jié)構(gòu)在密封試驗(yàn)時(shí)易出現(xiàn)嚴(yán)重的因瓷件微裂紋或開(kāi)裂引起的失效現(xiàn)象。蓋板的結(jié)構(gòu)直接影響外殼整體應(yīng)力的形式,通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整,封裝件薄弱區(qū)(外殼瓷件區(qū)域)的拉應(yīng)力僅為原結(jié)構(gòu)的63.3%,表明通過(guò)蓋板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)可有效避免該類失效現(xiàn)象,對(duì)封裝可靠性的設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義。

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。

以浮動(dòng)球閥的密封機(jī)理為基礎(chǔ),以有限元工程分析軟件作為工具,論述了浮動(dòng)球閥密封副密封比壓在軸向、徑向和周向上分布特性,分析了密封面上密封比壓的分布規(guī)律,并通過(guò)實(shí)例比較了理論值與有限元分析值之間的異同,得出浮動(dòng)球閥密封比壓的分布規(guī)律。

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。

敘述一種采用自緊密封方式的,由鎖環(huán)連接的新型快開(kāi)盲板結(jié)構(gòu)。并采用先進(jìn)的有限元分析,依據(jù)jb4732的要求對(duì)快開(kāi)盲板進(jìn)行線性化應(yīng)力評(píng)定,證明了這種盲板的密封方式安全可靠,結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布合理。

針對(duì)鋼廠實(shí)際舉升液壓缸損壞失效的密封圈建立有限元模型,以位移載荷模擬實(shí)際的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度,分別做了順行程和逆行程的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析,得出應(yīng)力最大值的分布區(qū)域,與實(shí)際密封圈損壞的部位相一致,并對(duì)密封圈進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

復(fù)合材料密封圈非線性大變形的有限元分析

通過(guò)板帶軋機(jī)的工作參數(shù),選取了主減速器的傳動(dòng)方案及對(duì)主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì),利用三維軟件完成了殼體的三維造型,并利用有限元分析軟件ansys對(duì)減速器殼體進(jìn)行靜力分析,得出了殼體整體變形情況。

設(shè)計(jì)了管道機(jī)械接頭,利用管接頭件的彈塑性變形進(jìn)行管道間的連接。分析了管接頭的密封原理及影響其連接密封性能的主要因素,并以2″管道機(jī)械接頭為例,通過(guò)建立有限元模型,運(yùn)用有限元方法,對(duì)管接頭的抗內(nèi)壓過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。有限元模擬得出該管接頭承受的極限內(nèi)壓值為18mpa,大于其15mpa的設(shè)計(jì)工作內(nèi)壓值,結(jié)果顯示該管接頭的設(shè)計(jì)工作內(nèi)壓值較其模擬的極限內(nèi)壓值更趨保守,表明該管道接頭能夠?qū)崿F(xiàn)管道間的牢固連接,密封性能可靠。

利用abaqus軟件建立某柴油機(jī)曲軸前油封的二維軸對(duì)稱模型,在靜態(tài)條件下計(jì)算分析油封材料參數(shù)、安裝過(guò)盈量、前唇角以及后唇角對(duì)油封唇口最大vonmises應(yīng)力、接觸壓力及其分布的影響。結(jié)果表明,隨橡膠硬度的增加,唇口最大接觸壓力幾乎呈線性增長(zhǎng),適當(dāng)提高橡膠硬度可改善密封性能;在曲軸未接觸防塵唇前,唇口接觸壓力隨安裝過(guò)盈量的增大逐漸增大,當(dāng)曲軸接觸油封防塵唇后,油封密封唇口接觸壓力將減小,因此,在曲軸不接觸油封的前提下應(yīng)選擇較大的安裝過(guò)盈量;當(dāng)前唇角為45°時(shí),唇口最大接觸壓力取得最大值,而隨后唇角的增加,唇口接觸壓力呈增大趨勢(shì)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,對(duì)初始曲軸油封的材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。試驗(yàn)證明,改進(jìn)后的油封具有更好的密封性能。

油封密封性的優(yōu)劣是液壓油缸泄漏的重要原因之一。本文設(shè)計(jì)了一種檢測(cè)油封密封性的比對(duì)試驗(yàn)方法,通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以直觀判斷不同廠家同一型號(hào)油封的密封性能,并通過(guò)整車試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。驗(yàn)證結(jié)果表明,本方法簡(jiǎn)單方便,且準(zhǔn)確性較好。

采用非線性接觸模型,建立了復(fù)合材料密封圈的大變形有限元方程,分析了這種密封圈在不同壓縮量,不同減壓槽半徑以及不同接觸區(qū)域尺寸下的變形和接觸壓應(yīng)力的變化規(guī)律,得出密封圈安裝固定與其壓縮量、減壓槽半徑、接觸區(qū)域尺寸等因素之間的關(guān)系。結(jié)果表明:密封圈的接觸壓應(yīng)力主要是發(fā)生在密封圈的一些關(guān)鍵部位,其中最大壓力發(fā)生在角點(diǎn),在安裝定位面上存在小的接觸壓應(yīng)力,并且認(rèn)為有這種接觸應(yīng)力存在時(shí),安裝是到位的。綜合考慮過(guò)盈量、減壓槽半徑及各點(diǎn)的接觸壓應(yīng)力與減壓槽的變形率之間的關(guān)系,推薦使用0.04~0.08mm的徑向安裝過(guò)盈量,0.2~0.5mm的減壓槽半徑,減壓槽變形率在25%~30%之間的密封圈比較合適。