發(fā)布時間：2020-06-02 12:54

【摘要】：密封件是防止氣、液、固體泄露到外部環(huán)境或是外部氣、液、固體進入密封空間的一種元器件。唇形密封圈作為密封件的安全裝置之一,其設計的合理性將會直接影響著密封系統(tǒng)的好壞。目前,國內(nèi)唇形密封圈的設計生產(chǎn)多以借鑒國外設計為主,由于理論計算無法為唇形密封圈設計提供有效的數(shù)據(jù)支撐,工程師憑借經(jīng)驗,通過試算、評估、校正的方法對密封圈進行設計,設計效率與精度有一定的局限性。本課題采用實驗、有限元仿真與優(yōu)化技術(shù)和仿真流程自動化技術(shù),研究唇形橡膠密封圈性能評估與優(yōu)化技術(shù),以提升密封圈質(zhì)量。通過有限元分析軟件建立唇形密封圈的二維軸對稱數(shù)值模型,研究了主唇口的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和裝配公差對密封圈性能的影響規(guī)律,進而通過幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的靈敏度分析,優(yōu)化了密封唇口接觸應力分布狀態(tài),并開發(fā)了密封圈性能評估輔助仿真軟件,實現(xiàn)了密封圈靜密封性能高效仿真計算的目標。首先通過根據(jù)材料拉伸曲線和根據(jù)橡膠材料的硬度計算材料本構(gòu)模型參數(shù)的方法進行了研究,并通過與拉伸試驗應力應變曲線的對比,驗證了橡膠材料本構(gòu)模型參數(shù)的有效性。然后,基于橡膠材料的MR本構(gòu)模型,建立了唇形密封圈的二維軸對稱仿真模型評估靜密封性能。針對唇形橡膠密封圈的安裝過程,研究了有限元仿真過程仿真的收斂控制技術(shù),并通過與產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)的對照,驗證了分析模型的有效性。基于熱傳導模型,研究了密封圈穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)工況下的溫度場分布規(guī)律,給出了油側(cè)溫度對唇口最高溫度的影響規(guī)律。進而,基于建立的有限元仿真模型,研究唇形密封圈主密封唇口的主要幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)(過盈量、唇前角、唇口圓角、腰部厚度、唇厚)和裝配公差,對于密封圈靜密封性能的影響規(guī)律;并采用結(jié)構(gòu)靈敏度分析方法,研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對于密封性能參數(shù)的重要性。為了改善唇口的接觸應力的分布特性(接觸區(qū)域形成一個相對均勻接觸應力分布),提出了優(yōu)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù),一定程度提高產(chǎn)品的密封性能。最后,基于VB語言編程及有限元二次開發(fā)技術(shù),基于密封圈結(jié)構(gòu)特點,開發(fā)了唇形密封圈裝配過程輔助分析軟件,為唇形密封圈密封性能的進一步研究提供了有力的工具支撐。
【圖文】：

圖 1.1 不同形式的密封件1.2.1 橡膠密封產(chǎn)品分類橡膠密封品種多樣，在不同的場合下有不同結(jié)構(gòu)形式的密封，其分類方法通常按照主體材料、結(jié)構(gòu)形式、密封壓力和密封唇口數(shù)量等進行分類[7-9]。幾種常用的橡膠產(chǎn)品密封種類見表 1.1 所示。表 1.1 橡膠產(chǎn)品常用密封種類項目 類別密封件材料 塑料型、彈性體型（硅橡膠、氟化彈性體橡膠、丁腈橡膠等）金屬骨架 無骨架型、有骨架型密封流體壓力 高壓型（P>0.5MPa）、低壓型（P<0.5MPa）密封唇口數(shù)量 多唇型和單唇型油封、無防塵唇和有防塵唇油封箍緊彈簧 有彈簧型油封、無彈簧型油封1.2.2 密封常用橡膠材料通常所用的密封材料主要有橡膠、復合材料、金屬和塑料等。橡膠因具有的高回彈性和力學性能，被普遍運用在密封制品中。密封件的密封性能深受材料溫度特性的影響，所以在

圖 2.1 橡膠材料拉伸式樣 圖 2.2 拉力試驗機2 實驗結(jié)果與分析片拉斷后，記錄單片厚度、強度、拉長率數(shù)值，，依次測量 3 個啞鈴試片后，點擊 實到平均值，記錄厚度、拉伸強度、拉斷伸長率的均值。經(jīng)拉伸試驗后所得的實2.3 所示：圖 2.3 實驗曲線圖
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH136

【參考文獻】

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本文編號：2693187