【摘要】：利用有限元分析軟件ABAQUS建立旋轉(zhuǎn)軸唇形油封的二維軸對(duì)稱(chēng)模型,并分析接觸寬度、前后唇角、過(guò)盈量以及腰厚等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)油封密封性能的影響。研究結(jié)果表明:在研究的結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍內(nèi),油封的接觸壓力分布均滿(mǎn)足密封要求;且油封唇口最大接觸壓力隨接觸寬度值、前唇角和過(guò)盈量的增大而減小,隨油封腰部厚度的增加而增大,隨后唇角的增大先出現(xiàn)明顯增大進(jìn)而趨于平緩。基于響應(yīng)曲面法以獲得油封面最大接觸壓力作為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)旋轉(zhuǎn)軸唇形油封的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得到最佳的優(yōu)化組合方案。
【圖文】：

接觸寬度及過(guò)盈量對(duì)其密封性能的影響進(jìn)行了分析研究，并基于響應(yīng)曲面法對(duì)旋轉(zhuǎn)軸唇形油封的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為唇形密封件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和初始安裝提供理論指導(dǎo)。1旋轉(zhuǎn)軸唇形油封有限元模型的建立1.1幾何模型的建立及網(wǎng)格的劃分研究選取的旋轉(zhuǎn)軸唇形油封為帶彈簧的內(nèi)包金屬骨架型，其型號(hào)為60mm×80mm×8mm，油封的主體材料是丁腈橡膠(NBＲ)。圖1所示為初始安裝的旋轉(zhuǎn)軸唇形密封結(jié)構(gòu)示意圖，密封圈與旋轉(zhuǎn)軸為過(guò)盈裝配，其中α為油側(cè)唇角，β為空氣側(cè)唇角，Ｒ為未變形時(shí)油封唇尖部位與彈簧槽中心的軸向距離，也稱(chēng)為唇口接觸寬度。圖1唇形油封結(jié)構(gòu)圖Fig1Ｒotarylipsealstructurediagram為便于建模仿真和研究分析，有限元分析時(shí)對(duì)密封材料的特性以及邊界約束條件進(jìn)行如下假設(shè):(1)認(rèn)為旋轉(zhuǎn)軸唇形油封的橡膠材料不可壓縮;(2)油封密封圈和旋轉(zhuǎn)軸及其接觸邊界區(qū)域均按軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題解決;(3)由于鋼構(gòu)件構(gòu)成的唇形油封骨架的硬度是橡膠材料的幾萬(wàn)倍，因此不考慮其變形情況，即旋轉(zhuǎn)軸與金屬骨架視為剛體，只需對(duì)橡膠部分進(jìn)行網(wǎng)格劃分;(4)由于其約束邊界位移導(dǎo)致唇形油封唇口部位產(chǎn)生徑向壓縮;(5)為了分析方便，不考慮潤(rùn)滑油溫度的改變對(duì)唇形油封密封性能的影響。圖2示出了劃分好網(wǎng)格的旋轉(zhuǎn)軸唇形油封的二維軸對(duì)稱(chēng)模型，有限元模型中旋轉(zhuǎn)軸用線(xiàn)條代替，其余部分采用自動(dòng)劃分的四邊形網(wǎng)格。為了獲得旋轉(zhuǎn)軸與油封唇口之間更為細(xì)致的接觸應(yīng)力及其分布情況，從而得到精確的分析結(jié)果，油封唇口部位網(wǎng)格的劃分比周?chē)鷧^(qū)域細(xì)密。圖2網(wǎng)格劃分后的軸對(duì)稱(chēng)模型Fig2Axisymmetricmodelaftermeshed1.2材料模型的建立油封的主體材料是丁腈橡膠(NBＲ)，屬于高度非線(xiàn)性的復(fù)合材料，具有非線(xiàn)性的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系。文中采用兩參數(shù)的Mooney-Ｒivlin

結(jié)構(gòu)圖Fig1Ｒotarylipsealstructurediagram為便于建模仿真和研究分析，有限元分析時(shí)對(duì)密封材料的特性以及邊界約束條件進(jìn)行如下假設(shè):(1)認(rèn)為旋轉(zhuǎn)軸唇形油封的橡膠材料不可壓縮;(2)油封密封圈和旋轉(zhuǎn)軸及其接觸邊界區(qū)域均按軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題解決;(3)由于鋼構(gòu)件構(gòu)成的唇形油封骨架的硬度是橡膠材料的幾萬(wàn)倍，因此不考慮其變形情況，即旋轉(zhuǎn)軸與金屬骨架視為剛體，只需對(duì)橡膠部分進(jìn)行網(wǎng)格劃分;(4)由于其約束邊界位移導(dǎo)致唇形油封唇口部位產(chǎn)生徑向壓縮;(5)為了分析方便，不考慮潤(rùn)滑油溫度的改變對(duì)唇形油封密封性能的影響。圖2示出了劃分好網(wǎng)格的旋轉(zhuǎn)軸唇形油封的二維軸對(duì)稱(chēng)模型，有限元模型中旋轉(zhuǎn)軸用線(xiàn)條代替，其余部分采用自動(dòng)劃分的四邊形網(wǎng)格。為了獲得旋轉(zhuǎn)軸與油封唇口之間更為細(xì)致的接觸應(yīng)力及其分布情況，從而得到精確的分析結(jié)果，油封唇口部位網(wǎng)格的劃分比周?chē)鷧^(qū)域細(xì)密。圖2網(wǎng)格劃分后的軸對(duì)稱(chēng)模型Fig2Axisymmetricmodelaftermeshed1.2材料模型的建立油封的主體材料是丁腈橡膠(NBＲ)，屬于高度非線(xiàn)性的復(fù)合材料，具有非線(xiàn)性的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系。文中采用兩參數(shù)的Mooney-Ｒivlin模型來(lái)描述橡膠材料的這種應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系［7－8］，其應(yīng)變能函數(shù)為W=C10(I1－3)+C01(I2－3)應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系即為δ=，

本文編號(hào)：2616554