往复密封用X形圈的优化设计及有限元分析

针对液压系统用X形密封圈的易失效部位,对其截面结构进行了改进设计。依据有限元理论,在有限元软件ABAQUS中建立了X形圈和其优化结构的二维轴对称密封模型,分析了它们在静密封和往复动密封中的密封性能。通过分析比较发现,对X形圈截面优化后可以提高其承载能力和疲劳寿命,增强其密封性能;在承载范围内,流体的压力越大,密封圈的最大等效应力和最大接触应力越大;往复运动速度越大,主密封面的最大接触应力随时间的波动性就越大。

深海液压系统X形橡胶圈密封性能分析

利用ANSYS软件建立深海环境下工作的液压系统的X形圈密封结构的二维轴对称模型,计算X形圈在不同密封状态下的应力分布,分析压缩率、密封压力、摩擦因数等因素对其密封性能和相关应力的影响。结果表明:应力随压缩率、密封压力、摩擦因数的增大而增大;静态密封时,X形圈内侧与密封槽会形成密闭空腔,不适合应用于深海环境;承载密封时,密封压力对接触应力、等效应力、剪切应力的影响依次减小;滑动密封时,摩擦应力逐渐趋于稳定,且密封压力和摩擦因数对摩擦应力影响较大。

X形变截面优化橡胶密封圈比较应力有限元分析

基于有限元分析理论,借助软件ANSYS对X形变截面优化橡胶密封圈进行有限元分析。建立了X形变截面优化橡胶密封圈有限元模型,比较了X形变截面优化密封圈与X形变截面和X形橡胶密封圈最大综合等效应力情况。结果表明:X形变截面优化密封圈的应力主要集中在组合面圆弧内角处,特别是内角处更易损坏;在同等条件下,X形变截面优化密封圈的最大等效压力值比X形变截面密封圈的小,比X形(即星形)密封圈的大;X形变截面优化密封圈可用于替代X形(即星形)密封圈使用。

X形变截面橡胶密封圈应力有限元分析

总结了X形变截面橡胶密封圈的特点,基于有限元分析理论,借助软件ANSYS对X形变截面橡胶密封圈进行有限元分析。建立了X形变截面橡胶密封圈有限元模形,比较了X形变截面和X形橡胶密封圈最大综合等效应力情况。结果显示:X形变截面密封圈的应力集中部位主要集中在组合面尖角处,特别是内尖角处更易损坏。在同等条件下,此类X形变截面密封圈比X形密封圈最大等效压力值都大。在压缩率一定条件下,其最大Von M ises应力随油压而增加。在油压一定条件下,最大Von M ises应力并不总随压缩率而增加。

水下环境下不同密封结构形式性能分析

为选择合理的水下装备密封结构形式,对格莱圈、O形圈、X形圈组合和矩形圈在水下环境下的密封性能进行分析。采用ABAQUS软件分别建立4种密封结构的有限元分析模型,研究4种密封结构在预压缩阶段、变压缩率和变外界压力下的等效应力、接触应力和剪切应力变化规律,对比分析4种密封结构的密封性能。研究结果表明:相同的初始压缩率下,矩形圈最大等效应力最大,然后依次是X形圈组合、格莱圈、O形圈,矩形圈最大接触应力和最大剪切应力最大,然后依次是X形圈组合、O形圈、格莱圈,矩形圈在初始压缩阶段具有更好的密封性能;随着初始压缩率和外界压力的增大,格莱圈、O形圈、X形圈组合和矩形圈的最大等效应力、接触应力、剪切应力随之增大,其中矩形圈和X形圈组合的应力增长率较高。矩形圈和X形圈组合在密封能力方面较优,但其等效应力和剪切应力水平过高,容易诱发密封失效;格莱圈和O形圈虽然在密封能力方面不如矩形圈和X形圈组合,但其最大等效应力和最大剪切力较小,故其用作密封时寿命更长。

温度对橡胶密封圈应力的影响分析

为了分析温度对O形圈和X形圈密封应力的影响,利用ANSYS软件建立了密封结构的简化模型,进行了数值仿真计算。文章研究了温度对密封应力的影响,并对两种密封圈的应力进行了比较。结果表明,随着温度的增大,密封圈的接触应力和等效应力基本上是增大的,变化幅度都小于7.5%;温度变化对X形圈应力的影响比对O形圈大;各工况下X形圈的接触应力均大于O形圈,密封性能更好。