基于ANSYS的Y型密封圈结构和工作参数的优化设计.pdf

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1、2012年11月润滑与密封NOV．2012第37卷第11期LUBRICAT10NENGINEERINGVo1．37No．11DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2012．11．020基于ANSYS的Y型密封圈结构和工作参数的优化设计张东葛张付英王世强(天津科技大学机械工程学院天津300222)摘要：利用大型有限元软件ANSYS对Y型液压密封圈在不同工作压力下的变形与受力情况进行分析，得出上、下唇最大接触压力随油压变化的关系。通过改变Y型密封圈的关键结构参数，找出Y型密封圈的密封性能与结构参数之间的变化规律，通过结构参数的优化设

2、计可提高密封圈的密封性能，延长其使用寿命。关键词：Y型密封圈；接触压力；结构参数；密封性能中图分类号：TB42文献标识码：A文章编号：0254—0150(2012)11—087—4TheOptimizationDesignforStructureandOperatingParameters0fYSealingRingBasedonANSYSZhangDonggeZhangFuyingWangShiqiang(CollegeofMechanicalEngineering，TianjinUniversityofScience＆Technology，Ti

3、anjin300222，China)Abstract：ThedeformationandloadofYsealingringindifferentoilpressurewereanalyzedbyusingfiniteelementanalysissoftwareANSYS．Thechangerelationsofthemaximumcontactpressureonupperlipandlowerlipwithoilpres-surewereobtained．BychangingthekeystructuralparametersoftheYse

4、alingring，thechangerulebetweentheperform-anceandthestructuralparameterswasfound．Theoptimizationdesignforstructureparameterscanimprovethesealingper-formanceofthering，andextenditsservicelife．Keywords：Ysealingring；contactpressure；structureparameters；sealingpedormance液压密封圈和密封装置是液压

5、设备的重要组成部1．1几何模型分。随着科学技术的发展，密封技术已经广泛应用于图1为Y型密封圈的结构图，沟槽宽度取l2工业、农业、国防和科学技术的各个领域，密封的失mm、沟槽深度取4．02mm。效往往引起泄漏，泄漏是造成整个系统运动失常的重要原因。因此，对密封的结构和性能进行分析研究也就显得非常重要。橡胶密封圈的密封性能分析涉及固体力学、摩擦学、高分子材料学等多方面的理论知识，要对其进行精确的理论研究非常困，传统上是利用经验设计出实物橡胶密封圈，再通过实验来验图1Y型圈结构图证其密封性能，显然不能满足现代精确设计的要求。Fig1Thestructur

6、eassembleoftheY—ring本文作者在经验设计的基础上，利用有限元分析软件ANSYS对Y型液压密封圈的性能进行模拟分析，研图2示出了Y型圈在施加约束和载荷后的有限究工作参数和结构参数对密封性能的影响。根据分析元模型，活塞杆材料采用45钢，弹性模量为2．1X结果，对密封圈的工作参数和结构参数进行优化，从10MPa、泊松比为0．3；缸盖材料采用铸铁HT200，而达到增强密封性能，提高使用寿命的目的。弹性模量为1．1×10MPa，泊松比为0．3；密封圈材1Y型液压密封圈有限元分析模型料为丁腈橡胶(NBR)，弹性模量为69MPa，泊松比为0．4

7、9，活塞往复运动速度为0．5m／s，相对运动表基金项目：国家自然科学基金项目‘51075300)．面间的摩擦因数取0．35。有限元分析时，沟槽、活收稿日期：2012—05—11塞和支撑认为是刚性的表面，划分网格时采用二维实作者简介：张东葛(1987一)，男，硕士研究生，主要从事机械CAD／CAM集成系统及应用方面研究．E—mail：zhang—dongge@体单元PLANE42；Y形圈采用超弹单元HYPER56。126．eom．为实现问题快速而有效的求解，在数值模拟过程中作润滑与密封第37卷值。可以看出，相同时，内外行程时上下唇最大接唇最大接触压力

8、；外行程时的上下唇最大接触压力大触压力随工作压力的增大而增大。在相同的工作压力于内行程时相同工作压力、相同时的值。表2也表