基于有限元模拟的油封磨耗分析.pdf

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1、２０１６年５月润滑与密封Ｍａｙ?２０１６第４１卷第５期ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４１Ｎｏ?５ＤＯＩ：１０?３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?０２５４－０１５０?２０１６?０５?０２７∗基于有限元模拟的油封磨耗分析陈舒萍（广州铁路职业技术学院机械与电子学院广东广州５１０４３０）???摘要：对油封磨耗的分析表明，油封唇口是磨耗最严重的部位，油封磨耗程度可以通过唇口的接触宽度来衡量。??采用有限元方法对油封受力变形进行分析，得到油封的接触宽度以及接触应力分布规律，与油封的实际磨耗情况进行??对比。

2、有限元分析结果与实际情况的基本符合，采用有限元分析法可对油封的磨损进行评估。对不同唇口结构的油封???进行有限元分析，结果表明油封唇口改为圆角结构能降低其接触应力，并且随着尖点圆角半径的增大接触应力逐渐减???小，为油封的结构设计提供了一种参考。??关键词：油封；有限元分析；接触应力；磨耗中图分类号：ＴＨ１１７文献标志码：Ａ文章编号：０２５４－０１５０（２０１６）０５－１３０－０４ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＯｉｌＳｅａｌＡｂｒａｓｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＣＨＥＮＳｈｕｎｐ

3、ｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲａｉｌｗａｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０４３０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｉｌｓｅａｌａｂｒａｓｉｏｎ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｅｖｅｒｅｓｔａｂｒａｓｉｏｎｏｃｃｕｒｓａｔｔｈｅｌｉｐｏｆｏｉｌｓｅａｌ，ａｎｄｔｈｅｗｅａｒｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｏｉｌｓｅａｌｃａｎｂｅｅｖａｌｕａ

4、ｔｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｌｉｐ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｏｉｌｓｅａｌ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔａｃｔｗｉｄｔｈｏｆｏｉｌｓｅａｌｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｗｅａｒｏｆｔｈｅｏｉｌｓｅａｌａｃｃｏｒｄｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌａｂｒａｓｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｉｔｗａｓｐｒｏ

5、ｖｅｄｔｈａｔｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｗｅａｒｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｏｉｌｓｅａｌ．Ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｏｉｌｓｅａｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｍａｘｉｍａｌｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｏｆｏｉｌｓｅａｌｃａｎｂｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅｌｉｐｗｉｔｈｆｉｌｌｅｔｅ

6、ｄｃｏｒｎｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍａｌｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｉｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｉｌｌｅｔｒａｄｉｕｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｉｌｓｅａｌ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓ；ａｂｒａｓｉｏｎ油封是旋转轴上润滑油密封的关键零件，广泛用的磨耗提供了一种可行的方式；同时，对油封的结构于发动机曲轴上，对油封的密封原理和密封性能已有进行优化，讨论其对油封磨耗的影响。许多学者进行过研究。目前，对油封失效形式的统计１油封结

7、构发现，大部分油封的失效是由于接触摩擦引起的磨耗本文作者所分析的油封为内骨架油封，骨架油封而导致的，主要的失效位置是与旋转轴接触的油封唇通常由橡胶、骨架、弹簧３部分组成，其过旋转轴线口部分，这是因为油封与轴弹性接触的唇口部位在周的子午面二维结构如图１所示，其规格为ϕ８１?５ｍｍ×期性应力的作用下或者润滑不充分时，必然会导致唇１０３ｍｍ×８ｍｍ。口发生磨耗。油封唇口发生磨耗后，将对油封的密封［１］性能造成影响。本文作者针对某一规格油封的磨耗现象进行研究，采用有限元方法对油封的受力变形进行模拟，对比分析有限元模

8、拟结果与实际磨耗情况，为评估油封∗基金项目：：广州市科技计划项目（２０１４ＦＨ００００１４）．收稿日期：２０１５－０７－１８作者简介：陈舒萍（１９７２—），女，硕士，副教授，高级工程师，从事机电设备安装方面的教学和研究工作．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｇｔｘｙｃｓｐ图１油封结构图＠ｓｉｎａ?ｃｏｍ．Ｆｉｇ１Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｏｉｌｓｅａｌ２０１６年第５期陈舒萍：基于有限元模拟的油封磨耗分析１３１图１中，Ｒ为油封弹簧中