非理想形貌O型圈的密封性能分析

　　目前，液壓系統(tǒng)中的密封性能基本都是通過橡膠密封件來保證的，O型橡膠密封圈由于具有、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及安裝方便等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)中。G內(nèi)外學(xué)者對(duì)O型圈密封性能的研究主要是基于理想表面形貌展開的，實(shí)際表面形貌對(duì)O型圈密封性能的影響還未有研究報(bào)道。

　　有限元分析軟件ABAQUS，針對(duì)三種典型的非理想形貌(錯(cuò)模、分模扯縮、分模飛邊表面缺陷)的O型圈建立了二維軸對(duì)稱有限元計(jì)算模型，在不同密封間隙以及不同介質(zhì)壓力的工作狀態(tài)下，對(duì)其安裝和工作過程中的變形、內(nèi)部等效應(yīng)力、接觸壓力分布等影響密封結(jié)構(gòu)密封性能的參數(shù)進(jìn)行了分析。并將結(jié)果與理想形貌的O型圈工作狀態(tài)下對(duì)應(yīng)參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比。

　　一、幾何模型的建立

　　設(shè)計(jì)如圖1所示的典型平面靜密封結(jié)構(gòu)，密封圈尺寸：272×5.3(GJ標(biāo)準(zhǔn)ISO 3601/1)，具體密封結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1

　　圖1 典型平面靜密封結(jié)構(gòu)

　　表1 密封結(jié)構(gòu)參數(shù)

　　根據(jù)密封圈的截面尺寸，結(jié)合工程實(shí)際生產(chǎn)中Z常見的O形圈表面缺陷，并參考滿足質(zhì)量要求的三種表面缺陷Z大允許偏差，建立如圖2、圖3、圖4所示幾何模型。

　　二、結(jié)論

　　通過對(duì)帶表面缺陷的O型圈的仿真分析，并與理想形貌O型圈的計(jì)算結(jié)果作對(duì)比，獲得如下主要結(jié)論和發(fā)現(xiàn)：

　　(1)非理想形貌O型圈在受擠壓的狀態(tài)下，一般均能滿足接觸壓力大于介質(zhì)壓力的密封條件，所以主要依據(jù)Von Mises應(yīng)力分布與Z大Von Mises應(yīng)力值來判斷密封性能的好壞，根據(jù)Z大Von Mises應(yīng)力值的位置判斷密封圈易損位置。

　　(2)3種典型缺陷類型下，O型圈內(nèi)部Z大Von Mis?es分布位置不同，其中錯(cuò)模和分模飛邊模型下的Z大接觸應(yīng)力位置分布在缺陷附近，而分模扯縮狀態(tài)下的Z大Von Mises應(yīng)力分布點(diǎn)和理想形貌下的分布基本一致。

　　(3)在缺陷分模飛邊的狀態(tài)下，其Von Mises應(yīng)力變動(dòng)Z大，并且遠(yuǎn)高于理想形貌下的對(duì)應(yīng)值，所以生產(chǎn)過程中應(yīng)該盡量避免此類缺陷的出現(xiàn)。

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