摘要：

本文采用三维 模型对橡胶密封圈进 行了有限元分析 , 在讨 论超弹性体材料接触问题的前提下 , 研究了密封结构同轴度和橡胶圈安装扭曲对密封接触状 态的影响 . 通过对这些影响规律的分析 , 找出了造成密封 失效的一些可能原因 .

关键词：

有限元法 ; 橡胶圈 ; 结构分析

1、引言

     O 形圈在安装和密封过程中的变形及应力可以采用轴对称网格模型进行有限元分析 , 通过数值分析能够得到结构参数对橡胶圈与沟槽接触及变形状况的影响规律 , 较之传统的经验设计方法具有很多优点 [ 1] . 但是 , 二维轴对称有限元模型对于 O 型圈在安装或密封中的一些非轴对称问题却无能为力 , 这些非轴对称问题包括扭曲问题和同轴度问题 . 本文采用三维有限元模型描述 O 形橡胶圈与沟槽所构成的力学模型 , 分析研究了扭曲和同轴度对密封圈变形及受力影响 , 通过有限分析结果得出几点有参考意义的结论 .

    本文所分析的工程对象是 12150 柴油机油泵传动轴承密封结构 , 该结构的密封工况为静态密封 . 在实际产品中由于各种因素使得该密封经常失效 , 其中轴承与安装孔的同轴度和橡胶圈安装过程中的扭曲是造成严重泄漏的重要原因 . 通过采用本文的三维有限元分析方法 , 从数值上反映了这些因素对密封接触状态的影响 .

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2、有限元模型的建立

     O 形圈密封结构三维有限元模型包括金属沟槽实体单元、 橡胶结构实体单元和接触单元 .在建立了几何模型之后 , 对实体单元进行网格划分 , 采用超弹性八节点六面体单元对 O 形橡胶圈进行了映射式划分 , 其截面形态如图 1 所示 , 这样划分的结果能够保证截面单元具有良好的性态 . 根据产品生产单位提供的硅材料和试验数据 , 橡胶采用 M ooney-Riv lin 两项式应变能描述的超弹性材料 , 材料参数 C 1 为 0. 5516 M Pa, C2....