混合润滑状态下旋转唇形密封的失效机制模型

为探究旋转唇形密封的失效机制,综合考虑流体、微凸体、弹性变形和温度对旋转唇形密封的影响,构建旋转唇形密封多场耦合模型,并基于多场耦合模型与关键点更新策略提出混合润滑状态下旋转唇形密封的磨损退化模型仿真方法。通过设计故障模拟试验,将试验结果与仿真结果进行对比,验证了仿真方法的有效性。结果表明:唇形密封件在初期磨损速率较大,之后趋于平缓;唇尖处接触压力最大,磨损速率最大。

旋转唇形密封机理及其泄漏原因

通过对旋转唇形密封机理从微观和宏观模型方面加以分析,可以了解密封产生泄漏的原理,从旋转唇形密封制造、安装、润滑油使用,轴的加工等多方面来了解密封可能产生具体泄漏原因,从而为我们在实际工作中如何防止泄漏提供很好的指导作用。

基于似然函数筛选法的旋转轴唇形密封可靠性关键设计因素研究

基于油封的有限元和数值计算模型,分析油封的设计参数对其静态和动态密封可靠性的影响规律。将油封的初始安装过盈量、油侧唇角、空气侧唇角、腰厚、腰长、理论接触宽度、卡紧弹簧的弹性模量、油封主体橡胶的硬度8个设计参数的标准化数据作为输入向量,将油封唇口最大接触压力、泵吸率和摩擦扭矩的标准化数据作为输出向量,建立响应面模型,以输出向量方差得到各设计因素的似然函数值作为评判指标,确定各设计参数对油封密封可靠性的影响程度。结果表明:橡胶硬度、理论接触宽度、弹簧弹性模量、过盈量、腰长对油封动态密封可靠性的影响较显著,油封唇口最大接触压力对弹簧弹性模量、理论接触宽度、橡胶硬度、腰厚、油侧唇角较敏感。综合考虑旋转轴唇形油封的静态和动态可靠性,得到影响其可靠性的关键设计因素为理论接触宽度、弹簧弹性模量和橡胶硬度。

ISO 16589-3:2011密封元件为热塑性材料的旋转轴唇形密封圈——第3部分:贮存、搬运和安装

1范围,ISO 16589规定了密封元件为热塑性材料的旋转轴唇形密封圈,密封元件采用热塑性材料如聚四氟乙烯(PTFE),经适当配合制成。这些密封圈适合在低压条件下使用。ISO 16589的本部分为唇形密封圈的用户提供了小心存放、搬运和正确安装旋转轴唇形密封圈的指南;提示了所涉及到的危害以及避免这些危害的方法。

ISO 16589-4:2011密封元件为热塑性材料的旋转轴唇形密封圈——第4部分:性能试验程序

警告——使用本部分的人员应熟悉常用的实验室操作规程。本部分并不旨在解决与其应用相关的所有安全问题(如果有的话),在处理冷热液体和装置时,需采用合理的预防措施。使用者有责任制定适当的安全和健康规定,并确保符合国家法规的要求。1范围ISO 16589规定了密封元件为热塑性材料的旋转轴唇形密封圈,密封元件采用热塑性材料如聚四氟乙烯(PTFE),经适当配合制成。它们被认为适合在低压条件下使用。

ISO 16589-2:2011密封元件为热塑性材料的旋转轴唇形密封圈——第2部分:词汇

1范围ISO 16589描述的密封元件为热塑性材料旋转轴唇形密封圈,密封元件采用热塑性材料如聚四氟乙烯(PTFE),经适当配合制成。适用于低压工况(见ISO 16589-1:2011,6.1)。ISO 16589本部分确定了热塑性材料的旋转轴唇形密封圈的词汇,其中部分术语和定义见ISO 5598。注1:ISO 16589与ISO 6194互为补充,ISO 6194规定了弹性体密封圈。

ISO 16589-1:2011密封元件为热塑性材料的旋转轴唇形密封圈——第1部分:基本尺寸和公差

1范围ISO 16589描述了密封元件为热塑性材料的密封圈,密封元件采用热塑性材料如聚四氟乙烯(PTFE),经适当配合制成。适用于低压工况。本部分说明了密封圈的类型和示例。本部分规定了密封圈、旋转轴和腔体的基本尺寸和公差以及尺寸标识代码。注:0x09ISO 16589与ISO 6194互为补充,ISO 6194规定的是弹性体密封圈。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

ISO 16589-5:2011密封元件为热塑性材料的旋转轴唇形密封圈——第5部分:外观缺陷的识别

1范围,ISO 16589规定了密封元件为热塑性材料的密封圈,密封元件采用热塑性材料如聚四氟乙烯,经适当配合制成。它们被认为适合在低压条件下使用。ISO 16589的这一部分规定了密封元件为热塑性材料的旋转轴唇形密封圈(以下简称密封圈)的表面缺陷的分类,这些表面缺陷可能会影响密封圈的功能,其目的是便于制造商和用户商讨这些缺陷对不同的使用场合的影响。

旋转轴唇形密封的可持续设计研究

调研和确定旋转轴唇形密封的可持续标准,根据旋转轴唇形密封的具体结构和生产工艺,基于全生命周期评估(LCA)方法,通过定量和定性相结合的方法,计算和分析旋转轴唇形密封生命周期各阶段的能耗、碳排放、单位生产时间、成本等环境、社会和经济可持续指标,确定旋转轴唇形密封可持续改进策略:环境可持续侧重于使用阶段的能耗降低,社会可持续关注生产工艺创新,经济可持续聚焦于延寿设计。从延长使用寿命和优化运行时的摩擦状态2个方面,实施旋转轴唇形密封的可持续改进设计,分析宏观截面形状和尺寸、唇部的微观相貌、唇部材料对旋转轴唇形密封可持续性能的影响。结果表明:薄唇、微观织构和耐磨材料对降低旋转轴唇形密封的能耗和碳排放都具有积极作用,研究结果对提高旋转轴唇形密封的可持续性具有重要意义。

汽车用旋转轴唇形橡胶密封圈的技术概况

概述汽车用旋转轴唇形橡胶密封圈(简称油封)的分类、密封机理、结构设计及其参数选择、发展动向等。油封的种类繁多,结构形式包括内包骨架油封(B型)、外露骨架油封(W型)、装配式油封(Z型)、有副唇内包骨架油封(FB型)、有副唇外露骨架油封(FW型)、有副唇装配式油封(FZ型)以及流体动力型油封;油封的密封机理包括边界润滑理论和表面张力密封理论;油封的内外径过盈量、径向力、随动性、唇口接触宽度等结构设计参数影响其使用性能;轴的表面粗糙度、加工方法以及材质和硬度对油封的密封性能和使用寿命影响很大。油封的计算机辅助设计和辅助制造以及自动测试技术研究将进一步开展,新型橡胶材料在油封胶料中的应用发展将加快。

旋转轴唇形密封圈的选型及安装

对旋转轴唇形密封圈失效形式进行了研究,分析了旋转轴唇形密封圈失效的原因,多数是由于选型不当和安装不规范导致损坏。旋转轴唇形密封圈合理的选型及正确的安装可以有效提高其使用寿命。

旋转轴唇形密封圈的有限元分析与仿真

利用橡胶类材料单轴拉伸所得到的应力应变曲线,通过数据拟合确定了Mooney-Rivilin模型的材料参数。建立了旋转轴唇形密封圈的有限元计算模型,模拟了弹簧圈预紧、过盈配合以及在不同的介质压力对旋转轴唇形密封圈密封性能的影响,得到了橡胶密封圈的范.米塞斯应力的分布规律以及唇口处接触应力的分布曲线。研究结果表明:随着介质压力的增加,唇口处范.米塞斯应力随之增加。唇口处接触应力的分布近似为二次抛物线,接触应力的最大值出现唇口尖端处。随着介质压力的增加,唇口处接触应力的应力峰值和接触宽度明显增加,且峰值均大于介质压力,满足旋转轴唇形密封圈的密封条件。

旋转式唇形密封圈开启特性研究

为研究对唇形密封圈可重复使用至关重要的开启性能,建立了唇形密封圈临界开启判据和仿真计算模型,求解了临界开启转速。研究了弹簧紧箍力、唇口过盈量以及泵入口压力对临界开启转速的影响规律,进行了唇形密封圈水运转试验。结果表明：随着弹簧紧箍力的增加,临界开启转速呈线性增加,推荐弹簧紧箍力取值范围为0.1~0.3 N/mm;当唇口过盈量从0.1 mm增加到0.8 mm时,临界开启转速增加量仅为1%,推荐唇口过盈量取值范围为0.3~0.6 mm;泵入口压力对临界开启转速影响较大,当泵入口压力较高时,可以通过减小弹簧紧箍力来降低临界开启转速;泵入口压力从0.4~0.75 MPa变化时,临界开启转速的理论研究结果与试验研究结果偏差范围为2%~7.2%,表明关于唇形密封圈开启转速的数值计算是正确的。

基于正交试验的旋转轴唇形密封可靠性影响因素研究

为探讨多因素相互作用对油封可靠性的影响,以某减速器中输入轴与轴承端盖间的油封为研究对象,基于有限元软件获得不同结构参数时油封的静态压力分布曲线和影响系数矩阵,并将分析结果集成到油封的混合数值计算模型,分析并计算油侧唇角、空气侧唇角、理论接触宽度、过盈量、弹簧劲度系数、腰厚、腰长7个结构参数对油封泵送率和摩擦扭矩值的影响;将油封的7个结构参数作为变量因素,以油封泵送率和摩擦扭矩作为响应目标进行正交试验,研究各结构参数对油封密封可靠性的灵敏性。结果表明:各因素对油封泵送率敏感性影响程度由大到小依次为油侧唇角、理论接触宽度、空气侧唇角、腰厚、过盈量、腰长、弹簧劲度系数,各因素对摩擦扭矩的敏感性影响程度由大到小依次为油侧唇角、理论接触宽度、腰厚、弹簧劲度系数、过盈量、空气侧唇角、腰长,表明油侧唇角和理论接触宽度是影响油封可靠性的最主要因素。确定油封参数的最优组合,油封优化后的摩擦扭矩比优化前的更低,因而能够减少油封工作时的摩擦生热量,从而延长油封的使用寿命。

液体火箭发动机旋转式唇形密封圈脱开转速计算

针对火箭发动机涡轮泵端面密封结构中旋转式唇形密封圈的"脱开式"密封特性,基于丁腈橡胶材料单轴拉伸试验数据,借助非线性有限元软件ABAQUS,建立了唇形密封圈的"解析刚体-超弹性体"组合有限元模型。计算了在过盈装配预紧力、弹簧径向力、燃料介质压力及旋转离心力作用下,密封圈的Von-mises应力分布及变形情况,根据密封圈接触状态转化,获得了密封圈的脱开转速区间。最后进行了唇形密封圈的水运转试验,提出了用于测量密封圈脱开转速的逆向测量方法,试验结果与计算结果吻合,从而验证了计算结果的正确性。

表面纹理对旋转轴唇形密封性能的影响

在唇形密封圈唇端两侧设置整齐排列的圆形、正方形和等边三角形3种凹坑纹理形式,建立具有表面纹理的旋转轴唇形密封圈的有限元模型,并分析获得密封面静态接触压力和变形系数矩阵;建立综合考虑混合润滑和空化及表面纹理形状影响、耦合流体场和弹性变形场的唇形密封圈接触区域密封数值计算模型,并建立集有限元分析与数值计算于一体的唇形密封圈接触区域泵吸率计算流程。计算结果表明:表面纹理结构使得密封唇与轴的接触压力相对下降,且有效地增大唇形密封圈的膜厚并改善泵吸效果;相较于圆形和正方形纹理,三角形纹理对唇形密封圈的改善效果最佳。但表面纹理结构在改善密封区域润滑状态的同时,也造成密封动态压力的波动,且三角形纹理的影响更显著。

旋转轴唇形密封结构研究

文章通过对旋转唇形密封机理从微观和宏观两方面的分析和研究，并基于密封机理的基础上，找出存在不足，提出改进意见，从而为我们在实际工作中如何防止泄漏提供很好的指导作用。

转速对旋转式唇形密封接触性能参数的影响

为研究转速对旋转式唇形密封圈接触性能参数的影响规律,采用ANSYS软件建立唇形密封圈在旋转离心力作用下的有限元模型,求解唇形密封圈的应力应变和接触性能参数。结果表明,在研究的密封圈转速范围内,密封圈的应力应变集中作用在其腰部结构和唇口部位;随着转速的增加,密封圈接触宽度、接触压力最大值和径向力等接触性能参数呈现非线性减小,接触压力的分布形状从非对称性逐步转变为对称性。研究结果可为旋转式唇形密封圈脱开转速的工程设计提供理论参考。

旋转轴唇形橡胶密封圈(骨架油封)的质量控制和性能试验

介绍了骨架油封质量控制的基本方法,论述了采用YESY100A型六工位旋转轴唇形密封圈(下述称油封)模拟台架试验台,按标准规定的技术要求或产品的使用工况对油封进行的性能试验,检验了油封的可靠性和耐久性,可指导油封的设计和制造,也可作为油封质量控制的手段之一。

基于广义轴对称模型的橡胶旋转轴唇形密封圈磨损研究

建立橡胶旋转轴唇形密封圈的广义轴对称模型,并基于Abaqus/Python二次开发与Abaqus/ALE自适应网格技术提出一种密封圈磨损有限元仿真方法,通过与实验结果对比,验证了方法的有效性。相比于三维磨损模型,该方法能够在保证计算精度的同时显著提高计算效率。基于该方法研究不同工况参数对密封圈磨损的影响。结果表明:磨损初期主唇口的空气侧磨损程度较油侧更严重,后期主唇口油侧磨损程度逐渐超过空气侧;转速对磨损的影响较小,且在相同磨损时间不同转速下的主唇口轮廓线大致平行;装配过盈量对磨损影响较大,但在相同磨损时间不同过盈量下的主唇口轮廓线大致平行;弹簧箍紧力对磨损的影响较大,相同磨损时间情况下,弹簧箍紧力越大则主唇口油侧磨损越严重。