- 1、本文档共8页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
弹簧对油封密封性能的影响
弹簧对油封密封性能的影响谭晶1,杨卫民1,丁玉梅1,李建国1,杨维章2,鲁选才2,周华3(11北京化工大学机电学院,北京100029;21西北橡胶塑料研究设计院,咸阳712023;31北京市7720#信箱,北京100072)摘要:利用有限元分析软件,对Ф100×125×12(mm)规格的油封在有、无弹簧两种状态下,安装过盈量(S)和油封腰部厚度(W)对油封VonMises应力、油封与轴的最大接触压力和接触宽度及在接触宽度上接触压力分布情况的影响进行了分析,同时,在分别改变R值(密封圈唇口平面到弹簧槽中心平面的距离)和唇前角(α)等重要参数时,有、无弹簧的油封与轴之间最大接触压力的变化趋势,以及对接触宽度和在接触宽度上压力分布状态的响应进行了研究。结果表明,油封VonMises应力、油封与轴的最大接触压力和接触宽度在有弹簧时均较无弹簧时的大,且随着过盈量S,腰部厚度W,R值和唇前角α等参数的变化,3者在有、无弹簧时均表现出不同的变化趋势。关键词:油封;有限元分析;密封性能;卡紧弹簧中图分类号:TQ336.4+2文献标识码:A文章编号:1005-4030(2008)03-0041-08骨架油封通常由橡胶、骨架、螺旋弹簧3部分组成。其密封原理是,油封在自由状态下,唇口内径比轴颈外径小,无弹簧时对轴颈有一定的径向压力,但此压力会随使用时间的延长而逐渐减小,因此要配加弹簧予以补偿[1]。影响油封密封性能的因素有很多,如过盈量S,油封腰部厚度W,R值、唇前角α等,但弹簧对密封性能的影响尚未见报道。本文针对Ф100×125×12(mm)规格的油封在有、无弹簧情况下的VonMises应力、油封与轴之间最大接触压力、接触宽度和在接触宽度上压力分布状态随过盈量S,油封腰部厚度W,R值、唇前角α等重要参数的变化情况进行了分析与研究。具有圆周对称性,因此油封可简化为平面轴对称模型,只需对其某一端面进行应力应变分析即可,同时根据圣维南原理,建模时省略了离密封唇较远处便于油封成型的倒角。在图1和图2中,D为油封外径,d为油封内径,b为油封宽度,W为油封腰部厚度,R为密封圈唇口平面到弹簧槽中心平面的距离α,为唇前角。1有限元模型的建立图1无弹簧油封的端面结构本文分析的油封规格为Ф100×125×12(mm),有、无弹簧的油封结构分别见图1和图2。由于密封圈安装在轴与钢筒之间,边界受力条件收稿日期:2008-04-24基金项目:国防科工委十·五(二期)重点攻关项目(mkpt-2004-29)。作者简介:谭晶(1980-),女,黑龙江肇东人,在读博士研究生;主要研究方向为橡胶密封。图2有弹簧油封的端面结构工艺·设备42特种橡胶制品第29卷第3期有限元建模过程中,其材料模型的建立、油封与轴接触问题的描述、模型的基本假设及边界条件和载荷的加载方法均参见有关文献[2,3],这里不再赘述。只把弹簧弹性模量E的推导公式介绍如下:为了能够对弹簧进行模拟,本文对弹簧的结构进行了相应简化,以便分析能顺利进行。简化后的结构呈圆管形,用圆管材料的弹性模量E来表示弹簧系数K,其推导过程如下:F=K·ΔL;ε=ΔL;σ=F;σ=Eε。LS图5油封唇部网格细节模型和轴跳动量大时,造成泄漏,降低密封性;过盈量太大,使唇口紧贴在轴上,唇和轴间的间隙过小,唇和轴之间呈“干接触”,在轴高速旋转下,唇和轴表面间便会迅速产生高温,加速唇口老化龟裂,甚至烧损密封唇,使密封无效。因此,选择适当的过盈量非常重要。分析过程中,其他参数保持不变,其中R值为0.7mm,W值为1.2mm,唇前角α为45°,唇后角为30°。弹簧系数K为4837N/m,过盈量的取值范围定义在(0mm,1.6mm),即对过盈量从0~1.6mm进行分析。2.1.1VonMises应力VonMises应力是基于剪切应变能的一种等效应力,含义是当单元体的形状改变比能达到一定程度时,材料开始屈服,其值为:(a1-a2)2+(a2-a3)2+(a3-a1)2E=σ=F=KΔL=KLεSεΔLSS·L式中:F-弹簧拉力,N;K-弹簧系数,N/mm;ΔL-弹簧的拉伸变形量,mm;L-弹簧长度,mm;ε-应变;σ-拉伸应力,N/mm2;S-圆管横截面积,mm2。以无弹簧油封为例,其有限元建模见图3~图5。2其中a1,a2,a3,分别指第1,第2,第3主应力。本文对油封Vonmises应力分布进行了分析,得出了有、无弹簧两种情况下Vonmises应力最大值所在位置,对于分析油封的使用寿命具有指导意义。图3划分网格前的几何模型图4划分网格后的轴对称模型2数值模拟结果与分析2.1安装过盈量S的分析结果过盈量的存在能够在唇口产生无弹簧时的径向力,并补偿轴的偏心。过盈量过小,在安装偏心图6无弹簧且S=1.2mm时Vonmises应力分布图2008年谭晶等弹簧
文档评论(0)