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密封件非线性变形与轴承密封性能研究 摘要 密封广泛应用在航天、航空、航海、石油开采与炼油、采矿、冶金、发电、 化工，机械等设备上；很多事故的发生就是由于密封失效引起的，这样的例子数 不胜数。在国内厂矿企业中，“跑、冒、滴、漏”普遍存在，是个“老、大、难” 问题。每年由于密封问题而造成的各种损失不可估量。 这里讨论的密封问题是指，利用一种物理规律，通过某种技术和装置，实现 在工业生产中所需要的局部环境。密封问题既涉及到物理理论的研究，如温度、 压力、流体运动规律等，也涉及到密封装置的结构设计技术。它是理论与技术相 互关联的问题。 工业设备中的密封装置主要是压力密封，它所依据的物理原理是压力差原 理，即利用密封结构实现密封腔内的压力与环境的压力不同。密封机理涉及到材 料，表面科学，流体力学，润滑理论，热力学，摩擦学等多种学科领域的知识。本文 主要从材料力学、润滑理论和热力学等方面对轴承密封结构进行研究。 密封对于轴承来讲是必不可少的。密封可以防止外界异物进入轴承内部，避 免有害的磨粒磨损、轴承零件的锈蚀以及保持润滑剂的理化性能。同时，密封装 置还可以防止润滑剂流失和减少环境的污染等。密封的效果好坏对于轴承的使用 寿命是至关重要的。 本文的主要工作有： 一、针对密封件大变形、非线性特征，建立了密封件的受力和变形间的分析 模型。考虑了橡胶材料和钢材料组成的复合材料模式，得出适合轴承密封件的非 线性大变形有限元分析模型。 二、通过大变形理论和ANSYS程序分析了几种轴承橡胶密封圈的固定压缩和 密封压缩下的变形和应力情况。对于非接触式密封，由于自身刚度的不同，产生 的翘曲也不同。过大的翘曲严重违背了设计时的要求。密封件中的钢骨架承受着 最大应力，这说明钢骨架是必需的。密封件的减压槽可以适应橡胶密封件安装对 的变形要求。在压缩量不大的情况下，等效应力、翘曲值和固定处压缩量成近似 线性关系。对于接触式密封，除了具有以上特点外，其接触处最大等效应力随着 密封压缩量的变化存在极大值现象，因此，可以根据此现象来确定其密封压缩量。 三、通过热变形理论，建立了适台轴承套圈热处理变形的有限元模型，研究 了轴承外圈热处理后的变形状况，并对实际热处理条件下的套圈热处理残余变形 进行了计算。通过分析，可以看出外圈在热处理后会涨大，这对成型加工的密封 固定槽而言影响是很大的。因此，必须在设计时考虑涨大的因素，以抵消此变形 影响。 四、对于密封的动态性能，利用无限短轴承理论和阶梯轴承理论建立了轴承 密封间隙处的压力分布模型。由于密封装置结构的复杂性，这个模型是比较简化 的。 五、总结了轴承密封的泄露量估算模型。 六、根据轴承内部运动状态分析，建立了轴承润滑脂分布模型。 关键词：大变形理论：非线性有限元：热处理；脂分布；密封；泄漏 ANALYSIS0FSEAL RINGS NONLINEAR DISTORTIONAND SEAL Abstract seals are used insuch Nowadays fields widely like spaceflight， so aviation，navigation，mine，machine，andaccidentsoccurred on．Many are thefailure