为什么要研究基于

ANSYS W

orkbench

的介质泄漏对密炼机转子端面密封影响的摩擦静力学？

密炼机是橡胶成型工艺过程中的必要设备，密炼机的混炼过程使得橡胶与各种配合剂达到良好的混合和分散效果 。相较于开炼机，密炼机在混炼全过程中都处于密封状态，混炼过程初始阶段密炼室内充满橡胶、粉体和液体小料混合物，这些混炼物料颗粒非常小，均可通过转子与密炼室间的环形间隙泄漏，因此在转子端面与密炼室间存在密封装置 。该装置由一个静密封环和一个动密封环组成，彼此可相互滑动，动密封环随转子旋转，静密封环固定在静环套中。为保证动静密封环的使用寿命，通常在动静密封环的接触面间注入润滑油以确保良好的密封效果，但仍不能保证密封完全，粒径极小混炼物料颗粒会在混炼过程中进入接触界面。 

本工作通过ANSYS Workbench软件中的结构静力（Static Structure）分析模块，对密炼机转子端面无介质密封（混炼物料颗粒不进入端面）和介质密封（混炼物料颗粒进入端面）2种情况进行有限元分析，研究介质（混合物料）泄漏对动静密封环使用寿命的影响。

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动静密封环有限元模型的建立

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几何模型简化

密炼机转子端面密封结构如图1所示，处理前动静密封环结构如图2所示。 

图1所示的密封结构采用单端密封，静密封环固定端均布3个直径4 mm的小孔，用来安装压紧导柱。在有限元模拟中，孔的存在会产生应力集中，且使得网格划分复杂，由于3个孔仅用来安装压紧导柱，对接触瞬态分析影响不大，因此为了提高网格划分质量，减少计算量，动静密封环简化模型去掉了孔，如图3所示。

2 

材料参数设置

动静密封环皆为45#钢，弹性模量为196～206GPa，泊松比为0. 24～0. 28。在实际工况中，为提高动密封环的耐磨性能和静密封环的摩擦性能，动密封环表面堆焊硬质合金，静密封环45

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钢采取调质处理，因此设置动静密封环的弹性模量为200 GPa，密度为7. 89 Mg·m

-3

，泊松比为0. 28。自定义泄漏介质材料弹性模量为0. 007 8 GPa，泊松比为0. 33。 

3 

接触对参数设置及网络划分

3. 1

接触模型

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