氣缸O型圈密封及摩擦特性的研究.pdf

1、O型密封圈是氣缸常用的密封裝置，其密封性能以及摩擦性能對氣缸的穩(wěn)定運(yùn)動和精確控制起很大作用。O型密封圈的研究包括可靠性分析，密封圈結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇，接觸應(yīng)力的分布，潤滑及摩擦特性等相關(guān)理論方面的研究。本文針對單側(cè)受限的O型密封圈，對其應(yīng)力場和溫度場，脂潤滑特性及摩擦特性等方面進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和仿真分析。
　　在ANSYS建立了FESCO氣缸O型密封圈二維軸對稱有限元分析模型，通過分析預(yù)壓縮量和驅(qū)動腔氣體壓力對接觸應(yīng)力和Von mise

2、s應(yīng)力的影響規(guī)律，得出在預(yù)壓縮量大于10％、驅(qū)動腔氣壓低于0.5MPa時(shí)，O型圈可以實(shí)現(xiàn)可靠的靜密封。當(dāng)O型圈存在相對滑動時(shí)，在之前結(jié)構(gòu)場的基礎(chǔ)上，將熱源歸結(jié)為摩擦生熱和機(jī)械滯后生熱，并且進(jìn)行溫度場分析?？紤]溫度對接觸應(yīng)力的影響，利用結(jié)構(gòu)-熱-結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)二次耦合，得出接觸區(qū)溫度有限的升高對 O型圈接觸應(yīng)力的影響較小，影響O型圈動靜密封性能的決定性因素是O型圈的預(yù)壓縮量。
　　建立了O型圈和缸筒在脂潤滑條件下包括雷諾方程，膜厚方程，載

3、荷平衡方程以及能量方程的數(shù)學(xué)模型，采用多重網(wǎng)格數(shù)值積分提高整個(gè)迭代的收斂性，通過C語言編程計(jì)算了潤滑膜厚以及潤滑脂的摩擦力隨相對滑動速度，壓縮率，氣體壓力之間的變化趨勢。仿真結(jié)果表明，氣體壓力對膜厚影響較小，但是對接觸應(yīng)力影響較大。相對滑動速度對膜厚影響最大，對接觸應(yīng)力分布影響較小。接觸中心區(qū)域的膜厚在1-2?m之間，可以實(shí)現(xiàn)完全潤滑。
　　建立O型密封圈和缸筒的滑動接觸摩擦力模型，對橡膠材料的本構(gòu)方程以及粗糙剛性表面進(jìn)行簡化，推