新型N形密封圈的设计及结构优化

根据弹簧的弹性势能与动能相互转化原理以及弹簧的螺旋式结构,自主设计新型N形密封圈,通过ANSYS Workbench建立活塞杆、N形橡胶圈、沟槽的二维轴对称模型;利用正交试验法,以凹槽深度A(1,2,3,4 mm)、凹槽倒角B(0,0.1,0.3,0.5 mm)、凹槽间距C(0.6,0.8,1.0,1.2 mm)、预压缩量D(0.1,0.3,0.5,0.7 mm)为因素(水平),选择L 16(45)正交试验表,通过模拟,判断N形密封圈凹槽的最优几何参数,分析N形圈在静压密封状态下的密封性能,并与矩形圈和O形圈进行了对比研究。结果表明:压缩量0.7 mm(10%),凹槽深度3 mm,凹槽间距1.0mm,凹槽倒角0.3 mm为N形密封圈凹槽处最优几何参数;在介质压力低于7 MPa的情况下,新型N形密封圈比矩形圈和O形圈具有更小的Von-Mises应力和剪切应力,且在保证密封的前提下,接触压力较小,说明在静密封中,新型N形密封圈密封性能良好,使用寿命更长。研究结果对实际静密封工况下的使用具有理论指导意义。