齿形滑环密封圈力学性能分析及结构改进

建立齿形滑环密封系统的数值计算模型,采用有限元方法分析O形圈和滑环的接触压力和应力分布,并探讨初始压缩率、介质压力和滑环齿厚对齿形滑环密封圈密封性能的影响。结果表明:齿形滑环密封系统中O形圈的高应力区出现在靠近凹槽底部位置,而滑环的高应力主要集中在与轴筒和凹槽接触的2个尖角部位;增加初始压缩率可提高密封圈的密封性能,但密封圈的应力也逐渐增大;介质压力越大,密封圈的应力及密封面上的接触压力也随之增大;适当增加滑环齿厚可提高密封圈的密封性能及滑环抵御变形的能力。针对齿形滑环密封圈中滑环与凹槽接触的2个尖角处最易发生失效的问题,采用对其两尖角倒角的改进方案。结果表明:在相同工作条件下,改进后齿形滑环密封圈主密封面的最大接触压力提高,而且滑环和O形圈截面的最大Von Mises应力减小。因此,改进后的齿形滑环密封圈密封性能更好,使用寿命更长。

齿形滑环密封圈密封性能分析及结构改进

建立了齿形滑环密封结构数值计算模型,采用有限元方法分析O形密封圈和滑环的接触应力和应力分布,并探讨介质压力、往复速度、摩擦系数和压缩量对密封性能的影响。结果表明,在静密封阶段,O形密封圈横截面内部应力集中在靠近凹槽底部区域,滑环足部与中间接触部位的变形严重。随着压缩量、介质压力的增加,齿形滑环密封圈密封性能和变形增加,摩擦因数对接触应力影响较小。在动密封阶段,接触应力上下波动,接触应力随压缩量、摩擦因数、往复运动速度的变化无明显规律;通过增加介质压力,可有效提高动态密封性能。针对密封圈发生材料疲劳失效的现象,采用将滑环的唇口设计为直径依次增大的半圆弧的改进方案,改进后的密封圈密封性能提高,适合高压工况。