液压支架立柱组合蕾形密封圈结构参数与密封性能研究

以某大采高液压支架立柱组合蕾形密封圈为研究对象,采用有限元法分析唇内、外倾角和唇谷高等结构参数对组合蕾形密封圈静密封性能的影响,同时研究油压压力、密封间隙、立柱活塞速度、摩擦因数对密封圈动密封性能的影响。结果表明:一定取值范围内,唇内、外倾角和唇谷高越大,静密封性能越好;油压越大、密封间隙越小,动密封性能越好;摩擦因数越大,外行程时动密封性能越好,内行程时则相反;活塞运动速度对动密封性能影响较小。为保证该组合蕾形密封圈具有良好的综合密封性能,各参数优化取值范围为:唇外倾角20°~30°,唇内倾角20°~35°,唇谷高度12.2~13.2 mm,摩擦因数小于等于0.1,密封间隙0.1~0.3 mm,油压不超过50 MPa。

基于压力渗透载荷的蕾形密封特性分析及参数优化

为改善蕾形密封的密封性能,考虑介质压力渗透效应,利用有限元分析软件ANSYS研究安装工况及介质压力作用下蕾形密封的密封特性,以及运动速度、摩擦因数、几何参数对动密封性能的影响。研究表明:介质压力作用时,蕾形密封密封面接触压力主要由支撑部承担,密封圈不会被挤入密封间隙,具有较好的抗磨损、抗挤出特性;动密封工况下,外行程比内行程产生的接触压力更大,外行程接触压力随摩擦因数增大而增大,内行程则相反,运动速度对动密封性能影响较小。根据几何参数对密封性能的影响对其进行响应面优化,在满足密封要求的前提下降低了活塞杆表面的最大等效应力,降低了活塞杆因表面疲劳磨损而发生密封失效的风险。

颗粒物对蕾形密封圈密封特性的影响研究

利用ANSYS有限元软件建立液压支架立柱活塞杆用蕾形橡胶密封圈有限元模型,探讨了不同介质压力下无颗粒物、有颗粒物时颗粒物位置不同对蕾形密封圈的应力及密封性能的影响。结果表明:给定压缩率下,有颗粒物模型比无颗粒物的等效应力更大,随着介质压力的增大,颗粒物在起始接触点下方比在接触点上方应力更集中,蕾形密封圈磨损更严重;蕾形密封圈有颗粒跟无颗粒模型初始最大Von Mises应力均出现在导向套跟活塞杆接触区域的中间部分,该区域最先出现裂纹而引起损坏失效;工作介质压力增大,蕾形圈接触压力也随之增大,且最大接触压力始终大于介质工作压力,能够保证液压支架立柱密封性能。该研究可为蕾形密封圈磨损及密封性能研究提供参考。

基于ANSYS的蕾形密封圈有限元数值模拟

针对国内密封件泄露比较严重,密封件仍需大量进口的现状,以液压支架立柱上的蕾形密封圈为例,利用仿真分析软件ANSYS建立其有限元模型并进行数值模拟,分析了蕾形密封圈在不同工况下的应力分布情况,得出了应力分布对密封圈密封性能的影响因素。结果表明:在高介质压力作用下,活塞杆处于外行程时,蕾形密封圈出现裂纹的可能性更大,更容易失效。

液压支架蕾形密封圈接触应力对密封性的影响

对于煤矿液压支架常用蕾形密封圈的接触应力与密封性问题,首先分析蕾形密封圈的结构和密封机理,随后利用密封界面上的一维雷诺方程,分别推导活塞杆伸出时杆体表面的液体膜厚度、活塞杆收回时的液体膜厚度、以及一个伸缩周期内液体介质的泄漏量计算公式,推导结果发现通过增大唇口内侧的接触压力梯度、减小唇口外侧的接触压力梯度,可提高蕾形密封圈的密封性,最后基于以上结论提出若干密封性提高措施。

纯水介质液压支架蕾形组合密封的性能分析

针对大采高纯水介质液压支架油缸的密封问题,设计了一种新型蕾形组合密封结构,并且建立了其理论分析模型。通过设置不同的直径间隙以及不同的压力载荷值,进行仿真分析,得出其不同直径间隙和不同压力载荷下的最大接触应力值。通过对比分析,得出了当直径间隙为0.55 mm时,其密封性能达到最佳,且在相同直径间隙不同压力载荷下其最大接触应力随着载荷压力的增大逐渐增大,而最大接触应力点在密封体与内外环体相接触的位置。

液压支架蕾形复合密封圈材料特性实验和有限元分析

通过分析液压支架轴用动密封蕾形复合密封圈的密封原理、有限元的非线性问题、接触问题,阐述了橡胶、聚氨酯的材料特性、橡胶类超弹性体的基本理论和本构模型,并用不同常数的Mooney-Rivlin模型来表征橡胶和聚氨酯的材料特性。通过橡胶、聚氨酯的单轴拉伸和单轴压缩实验,得到两种材料的Mooney-Rivlin模型参数。依据实验参数对蕾形复合密封圈进行有限元分析,发现蕾形复合密封圈适合动密封,且随着载荷增大密封效果下降。本研究对密封件的设计具有参考意义。