唇形密封圈性能仿真与优化技术研究及平台开发

发布时间：2020-06-07 04:10

【摘要】：轴承密封圈是产品密封的重要元器件。目前,国内轴承密封圈的优化设计大多借鉴国外,工程师凭借自身设计经验,优化密封圈结构,优化效率较低及优化效果具有一定局限性。因此,研究基于仿真技术的唇形橡胶密封圈静态密封性能快速评估与优化设计技术,对于提升产品质量和加快企业市场需求快速响应速度具有重要的意义。本文基于数值模拟及二次开发技术研究唇形橡胶密封件性能快速评估与优化技术。采用CAD和CAE参数化建模技术,基于NX与ANSYS软件平台,建立唇形橡胶密封圈静密封性能评估技术。结合Isight多目标粒子群优化算法,在唇形密封圈结构参数对密封性能指标灵敏度分析的基础上,通过多目标优化技术,实现了主唇的密封性能优化。最后,基于唇形密封圈物理模型与流程定制开发技术开发了密封性能评估与结构参数优化平台,提高了密封圈静密封性能仿真与优化效率。首先,基于ANSYS软件研究唇形橡胶密封圈静密封性能评估技术。基于产品设计要求,分析了唇形密封圈性能评估与优化指标。考虑到橡胶密封装配过程的几何非线性、材料非线性与接触非线性,研究了基于ANSYS的非线性静力学瞬态分析技术,并结合实验数据验证了仿真建模技术的有效性。然后,采用CAD与CAE参数化建模方式,结合Isight多目标粒子群优化算法,研究了唇形密封件密封性能多目标优化建模技术。采用NX软件平台,实现了唇形密封模型参数化变型。基于ANSYS参数化语言APDL,实现了唇形密封圈性能仿真参数化驱动。最后,基于Isight平台,集成CAD与CAE参数化模型,结合唇形密封圈多目标优化要求,研究了多目标优化理论与多目标优化算法。进而,针对密封圈主唇口密封性能优化目标,优化唇形密封圈结构参数。在研究结构参数对优化目标的影响规律的基础上,通过产品性能的多目标优化技术,优化了密封件的密封性能,提升了唇形密封圈的设计质量。最后,针对产品快速仿真分析需求,基于密封圈物理模型并结合Femap软件的流程定制开发技术,开发了唇形密封圈装配过程快速仿真与参数优化平台。软件平台提供了多种典型产品的性能仿真功能、材料曲线处理功能、基本数据管理功能与结构参数优化功能。使用分析与优化软件时,设计工程师只需关注产品结构与工况条件,而不需要研究有限元分析技术细节,降低了技术使用门槛,提高了设计工程师的工作效率。
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密封产品,橡胶

逦杭州电子科技大学硕士学位论文逦逡逑１．１为常见的密封产品。逡逑通常使用的轴承密封件由骨架和橡胶构件组成［１１］。骨架由金属材料制成，支逡逑撑整个密封圈，，并应具有一定的强度。橡胶是最常用的密封材料，主要包括丁腈逡逑橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、氟橡胶和聚胺脂橡胶。橡胶零件除了具有一定硬度和逡逑弹性外，还必须具有耐磨、抗蠕变和自润滑性能。橡胶材料的质量直接影响密封逡逑件的密封性能和使用寿命［１２］。逡逑唇形密封圈属于精密橡胶密封件。带骨架的双唇密封结构通常由安装在轴承逡逑外圈上的干涉槽固定。在轴承工作期间，在密封唇的表面和旋转轴的表面之间形逡逑成薄油膜，以防止漏油。逡逑

结构图,整体框架,论文,结构图

图１．２论文整体框架结构图逡逑１．６本章小结逡逑本章首先介绍了本课题的背景与意义，然后对轴承橡胶密封件结构基础知识逡逑和密封失效形式进行了相关概述与总结。论文通过轴承橡胶密封件的相关文件资逡逑料概述，分别介绍了轴承橡胶密封技术、橡胶密封圈仿真分析技术和轴承橡胶密逡逑封结构优化技术的研究现状和进展。最后，指出了当前研宄中存在的问题，并介逡逑绍了本文的研宄内容。逡逑
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH136

【参考文献】