隔膜室蓋螺母液壓拆裝工具密封圈密封過程有限元分析

孫丹龍

摘 要： 本文實現了隔膜室蓋螺母液壓拆裝工具密封圈密封過程分析計算，以驗證現有的密封圈設計結構能否滿足實際工作時候的密封要求。所得結論對隔膜泵液力端相關零部件的設計研發具有一定的理論指導意義。

關鍵詞： 隔膜室蓋；密封過程；有限元分析

中圖分類號：TB301

1 密封圈密封分析過程

采用大型有限元模擬分析軟件ANSYS對隔膜室蓋螺母液壓拆裝工具密封圈的密封過程進行分析。密封圈橡膠材料采用Hyper182單元，采用四邊形單元進行網格劃分，單元大小為1.5mm.建立軸對稱有限元模型。上部的壓蓋以及下部的金屬結構部分簡化為剛體并與密封圈上下不穩分別定義接觸關系，上部壓蓋水平方向約束，豎直方向預壓縮2.5mm，下部剛體完全約束。第一步預壓縮分析結束之后，利用ANSYS的重啟動功能進行重啟動分析，并施加工作壓力80MPa。

2密封圈密封過程分析結果

施加預壓縮之后的最大接觸壓力Pmax=5.519MPa（如圖2.1），施加80MPa工作壓力之后的最大接觸壓力為Pmax=86.947MPa（如圖2.2），施加工作壓力后的應力分布如圖2.3。從圖2.3可以看出最大應力σmax=9.922MPa，位于小圓角之處，而且明顯大于其它部位，說明該部位產生了應力集中現象，因此設計時可以適當考慮改大圓角倒角值。從圖2.4可以看出施加工作壓力后密封區域的有效密封段（大于工作壓力的密封段）長度為18.74mm。

3 結論

通過分析可以得出以下結論：施加工作壓力后的接觸壓力（86.947MPa）大于工作壓力（80MPa）， 因此可以密封得住。施加工作壓力后最大接觸壓力為9.922MPa， 位于小圓角之處，該部位產生了應力集中現象，因此設計時可以適當考慮改大圓角倒角值。施加工作壓力后密封區域的有效密封段長度為18.74mm。

參考文獻

[1]《活塞式壓縮機設計》編寫組.活塞式壓縮機設計.北京：機械工業出版社，1974.

[2] 郁永章.容積式壓縮機.北京：機械工業出版社，2000.

[3] 成大先.機械設計手冊.北京：化學工業出版社，2002.