T型槽密封结构的有限元分析及试验验证

发布时间：2020-11-11 14:54

　　 目的通过有限元分析,实现T型密封结构的优化设计。方法利用ABAQUS建立液压系统用T型槽密封结构的二维轴对称模型,分析计算密封结构中过渡圆角、槽宽、倾斜角度等对密封圈应力分布、接触应力的影响,通过设计密封圈老化寿命试验,验证分析结论。结果随着过渡圆角(R0.5～R2)的增大、倾斜角度(10°～3°)的减小,密封圈的局部应力最大值和接触应力均减小。随着槽宽(10～18mm)的增加,密封圈的局部应力最大值逐渐增加,接触应力逐渐减小。分析用密封结构的接触应力均大于密封介质压力0.7 MPa。最终通过试验证实了分析用密封结构均满足密封性能,且不合理的设计会降低密封圈寿命。结论在密封介质压力较小的情况下,建议选用较大的过渡圆角(推荐值为R2),较小的倾斜角度(推荐值为5°～6°)及槽宽(推荐值为密封圈截面直径的1.2～1.5倍)。
【部分图文】：

T型槽结构

为了精确模拟密封圈工作状态下的应力状态，准确地输入材料特性是有限元分析的关键。文中O型密封圈选取真实产品，硬度为IRHD70（国际橡胶硬度等级），抗剪切强度近似为8.1 MPa。具体的试验设备及试验数据如图2所示。密封法兰的材料为铝合金，弹性模量为7×104 MPa，泊松比为0.3，密度为2700 kg/m3。1.3 边界条件及载荷设置

为了模拟密封圈实际工作状态，将壳体底面固定，并对法兰施加垂直向下的位移载荷，直至法兰面与壳体表面压紧。具体设置如图3所示。约束壳体后，在法兰上端面施加位移载荷2.2 mm，使得法兰压紧橡胶圈。设定螺栓拧紧力矩为110 N·m，即设定预紧力为27.8 N。施加的环境载荷：环境温度为25℃，环境压强为0.1 MPa，介质压强为0.7 MPa，法兰温度为45℃。1.4 接触设置及有限元模型建立
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本文编号：2879335