基于ANSYS的旋转格莱圈结构改型设计与分析

针对旋转格莱圈在运转过程中存在的密封环随轴转动的问题,提出从增大O形圈预压缩率及在密封环上增加泄压槽两方面对旋转格莱圈进行结构改型设计;采用有限元分析软件ANSYS对原结构和改型结构进行仿真分析,并对比分析各结构不同部位的接触应力分布、径向力分布以及摩擦力大小。研究结果表明:增大预压缩率可以在保证旋转格莱圈密封力的前提下,使密封环与轴之间的摩擦力远小于密封环与O形圈之间的摩擦力,有效改善旋转格莱圈密封环随轴转动的问题;增加密封环泄压槽,理论上可改善旋转格莱圈密封环随轴转动的问题,但是增加泄压槽会使各个接触界面的密封力下降,增加了密封泄漏的风险,且增加泄压槽使得旋转格莱圈最大应力应变急剧增大,增加了旋转格莱圈应力失效的风险。

格莱圈密封性能非线性有限元分析

为了研究气缸密封件的性能以及失效情况,运用有限元分析方法对格莱圈弹性体进行分析.利用有限元分析软件建立了格莱圈有限元分析模型,通过建模、划分网格、加载、求解以及后处理等步骤,对其在不同压缩率、不同气压时密封面接触压力分布规律进行探讨分析,确定格莱圈易失效位置,分析压缩率和气压对格莱圈密封面最大接触压力的影响.结果表明:在位移云图和接触压力云图中,格莱圈密封面最大接触压力随压缩率和气压的增加而增加;格莱圈的方型圈与缸套的接触压力最大,且最大接触压力明显大于通入气体的压力,故格莱圈不易失效;气缸在实际气压0.4MPa和8%压缩率的情况下能正常工作,为评定缸阀一体化气缸的可靠性提供了参考.

振动对格莱圈密封性能的影响

硬岩掘进机(TBM)工作环境复杂且常伴随着强振动问题,在TBM工作过程中,推进液压缸经常出现内泄漏,主要原因是振动减弱了液压缸密封圈的密封能力。首先建立在基础振动作用下的液压缸间隙波动数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真分析不同基础振动参数下间隙波动规律,再通过ABAQUS软件建立格莱圈的二维轴对称模型,研究间隙波动幅值、间隙波动频率对格莱圈密封性能的影响。研究结果表明:格莱圈密封能力随着基础振动幅值的增大而减弱;基础振动频率小于30 Hz,大于60Hz范围内,格莱圈密封能力随着频率的增大而减弱;基础振动频率在30-60Hz之间时,频率的变化对格莱圈密封性能影响不大。

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。

基于Abaqus/CAE的格莱圈参数化建模及密封性能分析

该文对Abaqus/CAE进行了内核脚本及GUI的二次程序开发,通过开发内核脚本程序,建立友好的图形用户界面,创建格莱圈的建模与数值计算专用模块,实现格莱圈密封的参数化建模、分析计算、访问结果数据库等功能。通过该二次开发计算模块,对格莱圈的密封性能进行计算分析,结果表明:介质压力作用下,格莱圈最大接触应力一般均大于介质压力,满足密封条件;因格莱圈不易发生挤隙现象,且滑动面摩擦力小,具有良好的动密封性。

水润滑条件下直线动密封力学特性研究

直线动密封是水下直线往复作业装备的关键技术之一,其性能决定着系统的静动态性能、可靠性及寿命等。以格莱圈为研究对象,建立了其物理模型,研究预压缩率及工作压力对最大米塞斯应力的影响。搭建了直线动密封特性试验平台,研究了在不同运动速度、不同单/双侧密封压力下的格莱圈摩擦力特性。结果表明:(1)工作压力及预压缩率对格莱圈最大米塞斯应力有较大影响,最大米塞斯应力随预压缩率及工作压力的增加而增大;(2)在工作压力一定时,格莱圈摩擦力随往复运动速度的增加而减小;在运动速度一定时,摩擦力随工作压力的增加而增大;(3)格莱圈两侧受压时的最大米塞斯应力、摩擦力均小于单侧受压时的工况。研究成果为水下往复作业装备的直线动密封的分析与设计提供依据。

液压缸活塞用格莱圈的使用寿命计算方法

为提高液压缸活塞用格莱圈的可靠性,在不考虑温度影响的情况下,首先通过分析它的受力,建立动密封情况下格莱圈的力学模型;然后利用ANSYS仿真再现不同介质工作压力和不同O形圈预压缩量下O形圈的接触宽度和接触位置的变化,并使用Origin软件绘制相应曲线;再使用MATLAB软件,以不同介质压力、O形圈压缩量为自变量,O形圈与耐磨环接触面宽度发生变化的量为因变量,拟合它们之间的函数关系式;最后,将格莱圈力学模型、泄漏量模型、PTFE经验磨损公式相结合,利用拟合得到的函数,提出一种计算格莱圈使用寿命的方法.计算结果表明:使用此方法计算的格莱圈使用寿命与实际使用寿命接近.这将为液压缸活塞用密封设计提供重要参考.

深孔加工输油器密封结构分析与密封设计

探讨和比较了现有密封结构各自性能和在输油器上的应用。基于磁流变液密封设计输油器,利用有限元仿真分析磁场强度分布及其对磁流体密封性的影响;依据理想气体状态方程探讨压力变化和泄漏量的关系,并用真空压力传感器对比实验证实该磁流体输油器的密封性能更加优异。

基于两种预压缩模型的格莱圈静密封性能

基于ANSYS软件建立了液压格莱圈密封二维轴对称几何模型,对模拟密封圈安装过程中采用的轴向推进和径向压缩两种预压缩有限元模型及相关模拟结果进行了对比研究.首先,给出了两种模型下格莱圈密封应力分布的差异.其次,对比分析了两种模型下不同压缩率和介质压力对静密封性能的影响.结果表明:两种模型下获得的静密封性能影响规律基本相同,且应力分布基本相似,但对密封圈应力集中部位预测结果存在偏差,表现为径向压缩模型下的应力集中部位更靠近空气侧;此外,轴向推进预压缩模型的模拟结果揭示出聚四氟乙烯滑环靠介质侧的倒角处易发生磨损,这一结果与工程实际比较符合.

基于软弹流润滑模型的液压格莱圈密封性能分析

基于软弹流理论建立了液压往复格莱圈密封的数值分析模型,该耦合模型包括流体力学、接触力学、变形和热分析.数值求解获得了密封区域的膜厚、流体压力和接触压力分布,以及单个行程的流量和活塞杆表面的摩擦力,揭示了液压往复格莱圈密封的密封机理.通过参数化进一步分析了不同密封表面均方根粗糙度、密封压力和往复速度对密封性能的影响.结果表明:在本研究中,密封区域表现为混合润滑状态,且以微凸体接触摩擦为主;较小的密封表面均方根粗糙度值具有较好的密封性能,增大密封压力会导致泄漏量和摩擦力均增加,而增大往复速度有利于减小泄漏量.

轴向振动对格莱圈密封泄漏量的影响

针对液压缸在振动工况下经常出现内泄漏的问题,提出一种计算轴向振动作用下格莱圈密封泄漏量的方法。首先通过有限元软件得到不同油液工作压力下格莱圈密封处的接触应力分布,然后使用逆解法求解一维雷诺方程得到油液工作压力同油膜厚度之间的关系,最后结合轴向基础振动作用下的液压缸无杆腔压力波动数学模型,得到轴向振动对格莱圈密封泄漏量的影响规律。研究结果表明:泄漏量波动幅值随着轴向振动幅值的增大而增大,当轴向振动频率与系统固有频率接近时,泄漏量波动幅值达到最大值,轴向振动频率大于固有频率时,泄漏量波动幅值开始随振动频率的增大而减小,当轴向振动频率达到一定值时,泄漏量波动幅值趋于稳定。

格莱圈动密封性能分析及密封参数优化

针对伺服液压缸活塞中使用的格莱圈组合密封形式,利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立其二维轴对称有限元模型,研究格莱圈在不同密封参数(O形圈预压缩率、矩形滑环的厚度、O形圈的材料硬度)下对其动密封性能的影响。结果表明:在矩形滑环的中间区域,主密封面上最大接触压力随着O形圈预压缩率和O形圈材料硬度的增加而增大,随着矩形滑环厚度的增加而减小;启动摩擦力随着O形圈预压缩率和O形圈材料硬度的增大而增大,随着矩形滑环厚度的增大而减小。基于响应曲面法,以最大接触压力和最小启动摩擦力为优化目标,对格莱圈的密封参数进行优化设计。优化后最大接触压力增大,启动摩擦力减少,提高了格莱圈的密封性能。

几种新材料、新技术在燃气设备上的应用

本文阐述了镍磷化学镀、格莱圈、斯特封、聚四氟乙烯包覆O形圈、卷制轴套、自保持电磁线圈,这几种新材料、新技术的原理、构造以及在燃气设备中的应用。

宽温域下电静液作动器的液压缸活塞格莱圈动密封性能分析

为了分析宽温域下电静液作动器的液压缸活塞格莱圈密封性能,基于流体动压润滑理论,建立了考虑油液黏温特性的最大启动压力和泄漏流量的数学模型。利用有限元软件ABAQUS计算得到活塞密封接触面间的接触压力,通过逆解法求解一维雷诺方程得到密封接触面间的油膜厚度,从而定量计算出密封结构单行程的最大启动压力和泄漏流量,并分析了介质压力和温度对最大启动压力和泄漏量的影响。仿真结果表明,介质压力升高会导致活塞动密封有效工作的温域变窄,最大启动压力降低,泄漏流量增大;温度每增加20℃,泄漏流量降低量不低于25%,最大启动压力降低量不低于15%,即温度适当升高有利于降低最大启动压力和泄漏流量,但过高的温度将增加格莱圈失效的风险。

氟硅橡胶与氟橡胶O形圈密封性能仿真

针对格莱圈密封材料密封性能研究不足的问题,对氟硅橡胶和氟橡胶2种材料制成的O形圈的密封性能进行了仿真研究,采用超弹本构模型对橡胶进行数学描述。结果表明:在有、无液压载荷的情况下,氟橡胶圈的密封性能均比氟硅橡胶圈的更加优异;在4MPa液压载荷的情况下,橡胶圈的压缩率从16%增至28%,氟硅橡胶圈的密封能力变化不大,而氟橡胶圈的密封能力则相应提高。

基于格来圈结构的O形密封圈动密封分析

针对导向叶片作动筒漏油故障,采用ANSYS WORKBENCH软件分析格来圈动密封性能。依据密封理论通过分析接触压力,发现了结构、材料及间隙等关键因素,模拟了活塞杆-保护圈、保护圈-密封圈、密封圈-密封槽之间的密封效果。计算结果表明:在同等条件下,氟橡胶相对氟硅橡胶密封效果更优。采用Archard磨损理论进行校验计算,间接证明了仿真结果与实际情况较吻合,仿真结果与实际工作时间误差为14.8%,具备较高的可信度。最后提出提高动密封性能应从提高接触面的光洁度入手,从而达到降低磨损的目的。

多因素影响的格莱圈材料摩擦磨损试验研究

格莱圈由聚四氟乙烯(PTFE)矩形滑环和丁腈橡胶(NBR)O形圈组成。为了研究不同因素对于格莱圈密封材料摩擦磨损性能的影响,利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机,通过改变往复频率、粗糙度、润滑状态研究格莱圈材料与45钢配副时的摩擦磨损性能,利用SEM对试块试验前后表面形貌进行观测,并对摩擦磨损机制进行分析。试验结果表明:在干摩擦和滴油润滑条件下PTFE材料相比NBR材料具有更为优异的摩擦磨损性能;NBR材料表面粗糙度过高或过低都会导致摩擦因数升高,表面粗糙度对具有自润滑性能的PTFE材料的摩擦因数影响不大;高往复频率会使NBR材料摩擦因数降低,过高或过低的往复频率都会使PTFE材料摩擦因数降低;NBR材料的磨损形式以磨粒磨损和黏着磨损为主,PTFE材料以黏着磨损和疲劳磨损为主。

浅谈格莱圈组合件的应用

为提高液压密封件的耐磨、耐腐蚀性能,改善产品的使用寿命,通过对液压密封件的创新设计,液压缸体活塞杆密封件选用格来圈、导向圈及防尘圈的组合应用,其密封性能完全不同于传统的密封型式。本文从密封型式出发,详细介绍了格莱圈及其附件组合应用。

温度对格莱圈密封性能影响分析

格莱圈主要用于液压缸活塞的往复密封,为分析工作温度对格莱圈密封性能的影响规律,利用ANSYS对其进行数值仿真。结果表明:主密封面上的接触压力随着工作温度升高而逐渐增大;最大von-Mises应力和最大剪切应力都随着工作温度升高逐渐降低,且外行程阶段的应力值最大。因此,应着重分析格莱圈在最低工作温度条件下外行程阶段的密封性能。

一种新型手动滑阀式换向阀的研究与应用

提出一种新型密封结构的滑阀式换向阀。该换向阀体外侧呈圆柱形,以格莱圈作为密封件,代替传统的多级台阶式O形圈密封。阀芯亦用格莱圈密封,代替传统的间隙密封。该阀结构简单,加工精度要求大为降低。试验结果表明:该换向阀密封性好,内泄少,保压性优良,满足有保压需求的液压系统的设计要求。