往復(fù)活塞桿密封圈磨損的仿真

李 鑫，馮海生

(1 中國電子科技集團(tuán)公司第38研究所 機(jī)電技術(shù)研究部，安徽 合肥，230094；2 埃夫特智能裝備股份有限公司 研發(fā)中心)

往復(fù)活塞桿密封圈磨損的仿真

李 鑫1，馮海生2

(1 中國電子科技集團(tuán)公司第38研究所 機(jī)電技術(shù)研究部，安徽 合肥，230094；2 埃夫特智能裝備股份有限公司 研發(fā)中心)

對往復(fù)運(yùn)動活塞桿上的橡膠密封圈進(jìn)行了磨損仿真研究。建立了密封圈與活塞桿接觸的有限元模型，考慮到活塞桿采用車削的方式加工，用正弦函數(shù)表征活塞桿接觸表面形貌、密封圈橡膠材料的非線性特性和外部高溫高壓環(huán)境因素，利用有限元技術(shù)中的生死單元技術(shù)模擬密封圈材料的損失。結(jié)果表明，高壓力將導(dǎo)致較大的磨損深度，高溫度將導(dǎo)致較寬的磨損寬度。初始階段，最大密封壓力隨著溫度和壓力的增加而變大；隨著磨損的進(jìn)行，溫度和壓力越高，最大密封壓力下降越快。活塞桿表面粗糙度幅值越大，密封壓力下降越快。關(guān)鍵詞： 密封圈；磨損；仿真；有限元模型

彈性密封圈是液壓設(shè)備中的常用元件[1]，關(guān)于直線運(yùn)動活塞桿用的密封圈研究可以追溯到20世紀(jì)30～40年代[2，3]。盡管單個密封圈的成本低廉，但是密封圈一旦失效，有時會引起整個系統(tǒng)工作失效，甚至發(fā)生危險事故。然而，在對密封圈設(shè)計(jì)時往往依賴于工程經(jīng)驗(yàn)、專家知識或者實(shí)驗(yàn)/理論研究[4，5]。隨著有限元理論的不斷完善以及相關(guān)軟件應(yīng)用不斷成熟，研究密封圈密封性能的手段也不斷豐富。彈性流體動力學(xué)(Elastohydrodynamic Lubrication, EHL)模型常常用于描述密封圈的密封性能[6]。……