动态压力下旋转动密封结构有限元分析.pdf

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1、ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１４年第１０期动态压力下旋转动密封结构有限元分析１２赵河明，韩宁（１中北大学机电工程学院，太原０３００５１；２中国航天科工集团伺服技术研究所，南京２１０００６）摘要：利用大型有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ建立Ｏ形密封圈的三维有限元模型，在内轴转速为７６６ｒ／ｍｉｎ、逐步增加水压到２ＭＰａ的条件下，分析了动密封结构的Ｍｉｓｅｓ应力、接触压力和摩擦面升温幅度的变化情况。结果表明：随着水压的逐步增加，Ｍｉｓｅｓ应力逐渐增大，应力集中现象出现

2、在内轴与密封圈的接触区域；接触压力也随着水压的增加而增大，且接触压力大于水压，能起到密封作用；摩擦面的升温幅度也随水压的增加而升高。根据分析结果对磨损面的磨损情况进行了预测，并与试验结果进行了对比，二者所得结果基本一致。关键词：Ｏ形密封圈；旋转动密封；热-机耦合；ＡＢＡＱＵＳ软件中图分类号：ＴＢ４２文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１４）１０—００８１—０５FiniteelementanalysisofrotarysealingofO-ring１２ＺｈａｏＨｅｍｉｎｇ，ＨａｎＮｉｎｇ（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ

3、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ；２ＳｅｒｖｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００６，Ｃｈｉｎａ）Abstract：ＵｔｉｌｉｚｅｓｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅＡＢＡＱＵＳｔｏｃｏｎｄｕｃｔ３-ＤｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆＯ-ｒｉｎｇ，ａｎａｌｙｓｉｓｔｈｅＭｉｓｅｓｓｔｒｅｓｓ，ｃｏｎ-ｔａｃｔｓｔｒｅｓｓａｎｄｔｈｅｆｒ

4、ｉｃｔｉｏｎｓｕｒｆａｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｅａｌｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｉｎｎｅｒｓｈａｆｔｒｏ-ｔａｔｉｏｎｒａｔｅｉｓ７６６ｒ／ｍｉｎａｎｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｇｒａｄｕａｌｌｙｇｒｏｗｉｎｇｔｏ２ＭＰａ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔＭｉｓｅｓｓｔｒｅｓｓｒｉｓｅａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｒｉｓｉｎｇｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｃｃｕｒｓｉｎｔｈｅｃｏｎｔａｃｔ

5、ａｒｅａｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｓｈａｆｔａｎｄｓｅａｌ；ｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｒｉｓｅａｓｔｈｅｓａｍｅｗｉｔｈｔｈｅｒｉｓｉｎｇｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｂｕｔｉｔｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｇｏａｌｏｆｓｅａｌ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｉｎｇｒａｎｇｅａｌｓｏｇｅｔｈｉｇｈｅｒｂｙｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅｗｏｒｎｓｕｒｆａｃｅｓｗｅｒｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｎａｌｙｓｉ

6、ｓｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｗａｓｆｏｕｎｄｔｏｔａｌｌｙａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｆｔｅｒｃｏｍｐａｒｅｄ．Keywords：Ｏ-ｒｉｎｇ；ｒｏｔａｒｙｓｅａｌｉｎｇ；ｔｈｅｒｍｏ-ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｕｐｌｉｎｇ；ＡＢＡＱＵＳ［１-３］分布分析。对于密封圈的动密封主要是研究其在０引言往复运动过程中的密封性，分析了内行程和外行程两动密封是指机器或设备中相对运动的零／部件之种工作状态下的接触压力分布、动密封与平移机构运［４-５］间的密封。动密封分为往复式动密封和旋转动密封，动速度和泄漏量的关

7、系等。以上研究对Ｏ形密封凡是有一定压差和密封要求的传动部件，尤其是高压圈的密封可靠性分析有着很大的影响，但针对摩擦热泵、阀等都要利用动密封。Ｏ形密封圈因其结构简单、对Ｏ形密封圈影响的分析研究还很少。密封性能良好而被誉为“密封之王”，广泛应用于水下本文利用大型有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ对沟槽装备和液压系统中。航行装置的主要功能是为水下中单侧受限的Ｏ形密封圈进行了研究，分析了其在不装备提供所需的推进动力，其动密封的可靠性直接影同水压下的Ｍｉｓｅｓ应力、接触压力和摩擦面升温幅度响装备的正常工作。动密封系统采用Ｏ形密封圈进的变化情况，并且分析出各因

8、素与密封性能的关系，行密封，在使用过程中依靠其本身的弹性来进行预先从而为Ｏ形密封圈的设计、密封性能分析及寿命预测压缩，并与密封表面形成一定的接触，在接触表面上提供理论依据。形成接