Frame-like Rubber Oil-Sealing Elements

The frame-like rubber oil seal series of products, developed by the Shandong Laizhou Rubber Factory, are a new type of seal featuring fine heat, oil resistance and abrasive qualities. They can be used for sealing various kinds of fluid lubricants in rotary shafts in automobiles, bulldozers, motorcycles, tractors and mining machines.

油罐车自主加注臂密封圈响应面优化及分析

为了提高油罐车自主加注臂前端快接装置的密封性能,设计了一种内胀式橡胶密封圈,并结合响应面法和有限元法对密封圈进行了优化和分析。首先,基于有限元软件ANSYS Workbench对密封圈进行建模和仿真,研究了密封圈的倒圆半径、厚度和压缩量对密封圈性能的影响;然后,将密封圈与管壁的接触面积、接触压力和所受等效应力作为优化目标,利用Design⁃Expert软件建立了密封结构的优化模型,并通过多目标优化获得最优设计方案;最后,进行了密封圈优化前后的性能对比和分析。数值测试表明,在最大3 MPa介质压力下,优化后密封圈的接触压力提升了1.3 MPa,有效接触面积更大,且接触带更加集中,有利于实现快接装置和油罐车加注口的有效密封,同时等效应力降低了4.3%,有助于延长密封圈的使用寿命。

基于金属橡胶的轻质波纹型夹层结构静态力学性能

利用金属橡胶制备一种波纹夹芯板,通过试验和有限元分别研究结构的宏观及微观力学特性,为加快计算速率,构建有限元等效模型研究不同材料参数对结构力学性能的影响,并进行试验验证。结果表明,金属橡胶波纹夹芯板受载条件下会存在两个阶段:平台阶段与致密阶段,相较于传统波纹夹芯板,其平台阶段加长且吸能效果提高。结合试验和有限元发现导致这两个阶段的原因是,结构在受载条件下会存在极限载荷致使夹芯层屈曲变形从而使结构内部空隙减少,结构进一步受载达到致密阶段。通过两者的对比验证了研究结果的有效性,为金属橡胶波纹夹层板的未来设计和应用提供了指导。

Experimental and Finite Element Analysis for Multi-lead Rubber Bearings:A Comparative Study

The mechanical properties of multi-lead rubber bearings （MLRBs） were investigated by experiment and finite element analysis. First, the vertical stiffness, horizontal stiffness and yielded shear force were tested for four MLRB specimens and two specimens of the single-lead rubber bearings （ SLRBs）. Then, the MLRBs were modeled by the explicit finite element analysis software ANSYS/ LS-DYNA, in order to evaluate the horizontal force-displacement hysteretic curves under static vertical and dynamical horizontal loadings. The disagreement between the tested and theoretical values was less than 11.4%, and MLRBs and SLRBs were similar in vertical stiffness, pre-yield stiffness and yield stiffness.

基于有限元分析的橡胶回弹性模拟

借助有限元分析软件ABAQUS模拟了橡胶材料回弹测试的实验过程,探讨了回弹过程中的能量变化情况,为橡胶材料黏弹性的进一步研究做了铺垫。结果表明,新方法的表征结果与实际测试结果基本一致,证明拟合的本构方程与材料本身属性相符,同时表征了回弹过程中能量的准确变化。在冲击过程中,摆锤的动能主要转化为试样的弹性势能和耗散能。此外,通过分析试样模型温度场的变化,更加直观地观察到橡胶变形过程中的能量损耗导致的温度上升,说明部分损失的动能转化为热能散失到了环境中。

某轻轨车型牵引橡胶关节寿命提升结构优化设计

从应用于比利时布鲁塞尔某轻轨车型的牵引橡胶关节运营使用的失效形式出发,结合其实际运行工况,详细分析原结构牵引橡胶关节功能的失效情况,对失效原因进行分析,对预压量、金属截面和胶层厚度等多方面的结构进行改进优化。通过疲劳仿真分析计算,结果显示,结构优化的橡胶应变降低13.14%,疲劳损伤值由4.12降至0.5,牵引橡胶关节的使用寿命大幅改善。最终通过疲劳试验测试,进一步验证了结构优化后的牵引橡胶关节使用寿命的提升,由2年提高至10年以上,满足用户的运营要求。

机车车辆橡胶元件动态建模及其应用

橡胶的动态特性依赖于外界激扰的幅值和频率。为充分体现铁道车辆橡胶部件的真实物理特性,兼顾动力学仿真计算的精度和时间,基于弹塑性理论建立橡胶元件动态模型。分别用摩擦力和黏滞力表征橡胶的振幅相关性和频率相关性;计算分析简谐激励下橡胶元件的等效刚度和阻尼;将橡胶元件模型结合车辆-轨道耦合动力学模型,分析车辆通过曲线时一系定位节点力的动态特性。研究结果表明:摩擦力提供的等效刚度随激扰幅值的增大而减小,阻尼随激扰幅值的增大而增大;黏滞力提供的等效刚度和阻尼都随激扰频率的增大而增大;橡胶元件在车辆曲线通过的不同阶段可反映不同的动态特性。

基于材料与几何结构的滚动轴承密封性能分析

利用有限元法模拟分析深沟球轴承橡胶防尘盖的密封性能,通过模拟分析得到橡胶材料与密封唇过盈量对防尘盖密封性能的影响。研究结果表明:接触压力充足、摩擦力矩小的氢化丁腈橡胶材料更符合密封要求;过盈量在0.05 mm~0.07 mm之间接触压力分布合理,产生的摩擦力矩较小,密封性能最佳,而密封唇的过盈量大于0.07 mm时接触压力开始偏移。

基于ABAQUS的近无泄漏立式柱塞泵橡胶套密封性能仿真研究

基于一种新型近无泄漏立式柱塞泵,运用ABAQUS建立立式柱塞泵橡胶密封腔的有限元模型,仿真模拟了立式柱塞泵的工作过程。首先分析橡胶套在自然状态和最大行程状态下的Von Mises应力、剪切应力,推测橡胶套在工作过程中因应力松弛导致失效的部位。根据橡胶密封构件的Mises屈服准则和Tresca最大切应力准则判断应力最大处是否会造成密封构件失效;然后分析了流体压力和摩擦系数对该橡胶套密封性能的影响,结果表明:流体压力和摩擦系数的增加会增大橡胶套的最大Von Mises应力和最大接触压力,进而导致橡胶套过早发生失效的情况。在近无泄漏立式柱塞泵的结构设计中应考虑流体压力和摩擦系数对密封套密封性能的影响。

弹性车轮橡胶块疲劳寿命分析及刚度设计

采用Mooney-Rivlin模型,建立了弹性车轮橡胶块非线性有限元本构模型,并仿真分析和计算了橡胶块运行过程中各工况下的应力和应变;研究了弹性车轮整体刚度与橡胶块使用寿命的关系。结果表明,为保证弹性车轮的使用安全性和经济性,弹性车轮径向刚度和轴向刚度设计范围应在100~200 MN/m和10~20 MN/m之间。

注射用盐酸头孢甲肟丁基橡胶塞质量控制研究

目的建立注射用盐酸头孢甲肟丁基橡胶塞的质量控制方法。方法以二氯甲烷-无水乙醇(1∶1,V/V)100℃水浴回流3.5 h处理胶塞,取续滤液。采用高效液相色谱法检测二硫化四甲基秋兰姆(简称秋兰姆)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)和单质硫,色谱柱为Shiseido CAPCELL PAK MGⅡC_(18)柱(250 mm×4.6 mm,5µm),流动相为1%三氟乙酸水溶液-乙腈(梯度洗脱),流速为1.0 mL/min,检测波长为280 nm,柱温为25℃,进样量为20µL。结果秋兰姆、BHT和单质硫的质量浓度分别在0.0002~0.0485µg/mL(r=0.9993)、0.46~230.67µg/mL(r=0.9999)和0.20~100.70µg/mL(r=0.9999)范围内与峰面积线性关系良好;精密度、稳定性试验结果的RSD均小于2.0%;平均加样回收率分别为58.22%,90.61%,104.46%,RSD分别为17.32%,5.58%,1.55%(n=9)。市场上抽取的16批空白丁基橡胶塞样品中BHT与单质硫的含量分别为0~169.88µg/g和0~102.79µg/g,均未检出秋兰姆。29批注射用盐酸头孢甲肟粉末样品中,BHT含量为0~36.61µg/g,且均未检测到单质硫和秋兰姆;包材胶塞中,BHT含量为0~125.64µg/g,单质硫的含量为0~79.93µg/g,均未检出秋兰姆,60℃下倒置5 d后与20℃及以下(阴凉库)放置比较,BHT含量无显著变化(P>0.05),单质硫含量显著减少(P<0.05)。结论所建立的方法操作简便、结果准确,可用于药用丁基橡胶塞中秋兰姆、BHT和单质硫的含量测定及注射用盐酸头孢甲肟的质量控制。

矿用智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置的设计研究

针对古城煤矿长距离大坡度斜井无轨胶轮车失速失控问题,设计了一种矿用智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置。该装置集数据管理分析平台、智能控制系统、柔性拦截装置于一体,可实现对失控车辆的柔性拦截。通过有限元仿真及实车碰撞试验表明,该装置能对失速车辆拦截减速至平稳停车,可实现车辆碰撞后的精准拦截,大幅提升无轨胶轮车运输矿井的安全性,降低安全隐患。

两种典型橡胶衬套在不同荷载下的动刚度特性

驱动电机总成悬置系统的隔振性能对整车噪声、振动与声振粗糙度(NVH)性能有着重要的影响意义。目前纯电动汽车悬置普遍采用橡胶衬套类结构,结构相对简单,但对其动刚度性能要求高。文章选取两种典型的橡胶衬套,利用有限元技术详细分析了两种衬套在不同荷载下的动刚度表现形式,并着重分析对比了第一个峰值位置与不同预载的关系。分析结果表明,同为衬套类结构,因结构不同,其动刚度表现特性差别较大。

重型牵引车驾驶室前悬置稳定杆总成后橡胶衬套的优化

针对驾驶室前悬置稳定杆总成后衬套在终端市场出现橡胶开裂的问题,以后衬套使用工况变形为理论计算基础,分析衬套失效原因;结合台架试验进行验证并对衬套进行优化;对优化后的衬套通过ABAQUS有限元分析软件进行多轮刚度分析,得到所需刚度曲线并制作样件进行台架及终端实车试验验证。结果证明,优化后产品的疲劳性能是原结构的2.6倍以上,为后续同类产品的开发提供了设计思路。

新型小径向/轴向刚度比的橡胶节点设计

为满足高速动车组电机悬挂要求,文章设计了一种新型小径向/轴向刚度比(径向刚度与轴向刚度比值)的橡胶节点,并通过有限元仿真分析、静刚度试验、疲劳试验及装车试验进行了验证。结果表明,这种结构的橡胶节点符合技术要求,且其预压缩简单有效,刚度范围可调,抗疲劳性能良好,具有良好的高温耐受性,满足电机运行环境的要求。

水泥橡胶沥青混凝料与公路面层粘接性能研究

为了研究水泥橡胶沥青混凝土公路路面层间粘接性能,在原材料中掺入6.0%的水泥,借助车轮碾压制备试件。分析车轮轮胎接地压力,采用三维有限元模型展示路面结构,考虑不同行车方向和弹性弹簧部分粘弹性,构建剪切模量和拉拔模量方程。在低温-10、常温20、高温40℃状态下,测试复合试件直接剪切、拉拔力学性能,并分析不同温度区间层间粘接程度变化规律。结果表明,所研究方法剪切强度和拉拔强度与实际研究过程中的数值一致,粘接强度仅在40℃下与实际值存在最大为0.05 N/mm^(2)的误差。

复合Mooney-Rivlin本构参数对轨道交通用橡胶减振件垂向静刚度的影响分析

选取合适的本构参数有助于提高橡胶小范围变形的有限元仿真的准确性。文章以轨道交通用某橡胶减振产品的橡胶体为研究对象,首先,利用哑铃型和等双轴试样拉伸试验获得橡胶的应力-应变曲线,拟合得到Mooney-Rivlin的本构参数;然后,利用Abaqus软件进行有限元仿真分析,分别考虑了单轴、等双轴和单轴+等双轴试验数据拟合得到的本构参数对产品垂向静刚度的影响,并与试验结果进行对比验证。结果表明,橡胶材料参数对橡胶减振产品的仿真结果有显著影响,复合Mooney-Rivlin本构参数能较好地预测产品垂向静刚度。

Analysis and optimization of nitrile butadiene rubber sealing mechanism of ball valve

An approach for analyzing and optimizing sealing mechanism of ball valve made of nitrile butadiene rubber(NBR) with finite element method was presented. The Mooney-Rivlin hyperelastic material model was chosen to characterize NBR sealing, as it has been recommended in the similar applications. That is, NBR sealing was modeled as incompressible hyperelasticity, as well as the assumption of isotropic flow. The results illustrate the structural pressure and contact pressure on the contact surface, which shows that the NBR sealing mechanism is very suitable for sealing after dimension optimization.

环形丁腈橡胶件静刚度的有限元模拟

对矩形丁腈橡胶件进行静态拉伸试验,通过对试验得到的应力、应变数据进行拟合,得到了Mooney-Rivlin超弹性本构模型参数,利用此本构模型对环形丁腈橡胶件进行静压缩有限元模拟,进行了试验验证,并分析了环形丁腈橡胶件的壁厚、外径以及温度对其静刚度的影响。结果表明:通过有限元方法模拟得到矩形丁腈橡胶件静态拉伸大变形阶段的力-位移曲线与试验结果相吻合,相对误差小于5%,表明Mooney-Rivlin超弹性本构模型可准确描述丁腈橡胶的超弹性特性;环形丁腈橡胶件静刚度的有限元模拟结果与压缩试验结果的相对误差为13.1%,证明了该有限元方法的准确性;随着壁厚或外径的增加,环形丁腈橡胶件的静刚度减小;随着温度的升高,静刚度减小,但减小速率逐渐降低。

基于牙城湾特大桥的船舶撞击力研究

依托牙城湾特大桥,采用Midas建立全桥杆系模型,计算上部结构对主墩截面的作用反力,并结合仿真分析软件LS-DYNA,建立了DWT3000t船舶撞击牙城湾特大桥主塔承台分析模型,撞击力计算结果与经验公式结果进行对比。并基于建立的船撞桥有限元分析模型,调整船舶与承台的撞击角度。结果表明,船舶撞击力随夹角α的增大呈现减小的变化趋势,且撞击力峰值减小速度越来越快。基于仿真分析结果,对牙城湾特大桥增设主动防撞预警标志及橡胶护舷被动防船撞设施,有效增强了桥梁结构及通行船舶的安全性。