文档介绍：年月润滑与密封.
第卷第期..
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结构参数对橡胶形密封圈性能的影响
王伟赵树高
青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室山东青岛
摘要:将橡胶形密封圈使用中涉及的材料非线性、几何非线性和接触非线性考虑到轴对称有限元模型中,讨论
了不同使用条件和沟槽结构参数对形密封圈使用性能的影响。结果表明,预压缩情况下,接触密封断面上的接触应
力分布呈抛物线;压缩率对形密封圈的最大接触应力和剪应力影响较大;沟槽槽口转角处的圆角半径对该位置的剪
应力影响较大,但对密封面上的最大接触应力影响很小;不同的沟槽宽度对接触应力也有较大影响。
关键词:形密封圈;非线性有限元;结构参数
中图分类号:;. 文献标识码: 文章编号:———

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橡胶形密封圈因其结构简单,安装方便,使果。但这些研究仅考察了形密封圈在安装和使
用性能优异、可靠,而被广泛应用于车辆、机械设备用中的变形和应力分布,而没有详细分析与其相配合
中,适于静、动态密封。橡胶密封件的设计涉及到固使用的沟槽结构参数对形密封圈使用性能的影响。
体力学、摩擦学、高分子材料科学、液体侵蚀以及机实践证明:这些结构参数对形密封圈的密封可
械制造工艺等多方面的理论知识,因而对橡胶密封件靠性和使用寿命有重要影响。本文作者详细分析了
在安装和使用中的变形及密封界面上接触应力的精确形密封圈沟槽结构参数对其使用性能的影响,为合理
计算,在理论上存在较大的困难。因此,在设计与
选取这些结构参数提供了依据。
形密封圈相配合使用的沟槽结构参数时,目前主要采
数学模型
用经验公式或数据,若选用不当,不仅影响形密
. 几何模型
封圈的使用性能,而且可能会造成严重的设备事故。
根据邵硬度为的耐油丁腈橡胶形密封圈
但随着计算机性能的提高,数值计算方法、材料科学
的实际断面尺寸及相应的沟槽尺寸,
以及非线性有限元软件的发展,使研究人员可处理橡
,形圈的网
胶密封件在安装和使用中所涉及的几何非线性、物理
格划分采用自动网格划分功能,模型共有个节
非线性和接触非线性问题,并取得了一些研究成
点,个单元,沟槽简化为刚体。平面轴对称有
限元模型及沟槽参数如图所示。其中基本沟槽尺寸
收稿日期:——
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作者简介:王伟一,男,副教授,主要研究方向为结构
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有限元分析和工程流变学应用.—: ...
润滑与密封第卷
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图接触界面上的接触应力分布
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图平面轴对称有限元模型

. 材料模型
对于橡胶类物理非线性材料,可用—
模型来描述。作者采用的是提出的以
应变第一不变量,.表示的三次方程:
。,一,一,。一
其中,系数∞,。由橡胶的单向拉伸试图不同压缩率下接触界面上的接触应力分布
验和最小二乘法拟合来确定。—
. 边界条件
接触问题属于带约束条件的泛函极值问题,
最常用的方法有乘子法、罚函数法以及
基于求