热塑性轴用Y形圈的结构分析及优化.pdf

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1、2014年10月润滑与密封Oct．2014第39卷第l0期LUBRICAT10NENGINEERINGVo1_39No．10DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2014．10．025热塑性轴用Y形圈的结构分析及优化王文虎闫志旭刘建红(广州机械科学研究院有限公司广东广州510700)摘要：以某轴用Y形圈为例，应用常规物理性能测试和有限元分析方法研究Y形圈结构对其：关键部位受力的影响，进而对Y圈结构和尺寸进行优化设计，并通过台架试验来验证了优化分析的正确性。关键词：Y形圈；结构分析；优化设计中图分类号：TB42文献标识码：B文章编号：0254—0150(2014)10—1

2、19—6StructureAnalysisandOptimizationofThermoplasticRodY-RingWangWenhuYanZhixuLiuJianhong(GuangzhouMechanicalEngineeringResearchInstituteCo．，Ltd．，GuangzhouGuangdong510700，China)Abstract：BytakingarodY-ringasanexample，theeffectsofY—ringstructureonthestressofkeypanswereinvesti-gatedbyapplyingthegenera

3、lphysicalproperlytestmethodandfiniteelementanalysismethod．ThedimensionsandstructureoftheY·ringweredesignedwithoptimization．Thecorrectnessoftheoptimizationanalysisisverifiedbybenchtest．Keywords：Y—ring；structureanalysis；optimizationdesignY形圈作为一种基本的密封产品，在各类液压、n25气动缸中应用非常广泛，但长期以来该类产品结构设／；计主要依赖设计人员的经验，

4、或者参考使用过程发生20臣的各种密封失效现象加以改进，产品结构设计缺乏理毋乎论依据，结构优化缺乏量化的数据支撑。本文作者以痧通10⋯●轴用Y形圈100mm×120mm×16mm为例，应用有限元分析方法模拟Y形圈结构对其关键部位受力的5●⋯影响，进而对Y形圈结构进行优化设计。}002004006001Y形圈应力分析伸长率，％1．1材料性能测试图1TO1拉伸应力一应变关系曲线对轴用Y圈100mm×120mm×16mm进行结构Fig1TensilestressandstrainCHIVESofT01和尺寸分析之前，首先需要对该Y圈的材料——热塑性聚酯材料T01进行物理性能测试。T01材料的1．2

5、应变势能方程选择拉伸应力一应变特性曲线如图1所示。在Abaqus软件中，超弹性材料常用的应变势能方程有：Arruda—Boyce、Marlow、Mooney—Rivlin、Neo．HookeOgdenPolynomialReducedPolynomialUs——er、Van-Der—Waals、Yeoh等。：不同的应变势能方程基金项目：国家科技重大专项(2013zxo4O1o021)．适用于具有不同应力一应变特性的材料。通过单轴拉收稿日期：2014—02—17伸和压缩实验、双轴拉伸和压缩实验、平面拉伸和压作者简介：王文虎(1977一)，男，学士，工程师，主要从事密封研究工作．E-mail：

6、wangwenhu@gmeri．con．缩(纯剪)实验以及测定体积变化的实验(拉或压)，可获得计算材料模型参数所需数据，利用有限122润滑与密封第39卷表1给出了A、B、c、D4种不同唇口尺寸的Y表面的Mises应力、Pressure应力的最大及最小值。形圈的内、外圆唇口的局部最大应力、整个Y形圈表1轴用Y形圈不同尺寸结构的模拟计算应力值Table1ThesimulatedstressvalueofY—tingswithdifferentstructuresMPa图12示出了轴用Y形圈应力随唇口厚度变化关从上述结论可知：(1)Y形圈的唇口最大应力系曲线。由图中曲线变化趋势可以得出以下结论：

7、与唇口厚度呈正相关性，为避免唇口接触应力和密封(1)整体最大Pressure应力与副唇最大Pressure介质压力相差过大造成的过度磨损或者泄漏，内、外应力位置、大小一样，随凹槽中心线位置变化的影响圆唇口的厚度不宜相差过大；(2)尽量保证最大接不明显：触应力出现在密封唇口附近的位置，避免出现在根部(2)最小Mises应力和Pressure应力随凹槽中心挤出间隙部位。理论上，该应力只要大于密封介质压线位置变化的影响不明显；