非理想形貌O型圈的密封性能分析

　　目前，液压系统中的密封性能基本都是通过橡胶密封件来保证的，O型橡胶密封圈由于具有、结构简单及安装方便等优点而广泛应用于液压系统中。G内外学者对O型圈密封性能的研究主要是基于理想表面形貌展开的，实际表面形貌对O型圈密封性能的影响还未有研究报道。

　　有限元分析软件ABAQUS，针对三种典型的非理想形貌(错模、分模扯缩、分模飞边表面缺陷)的O型圈建立了二维轴对称有限元计算模型，在不同密封间隙以及不同介质压力的工作状态下，对其安装和工作过程中的变形、内部等效应力、接触压力分布等影响密封结构密封性能的参数进行了分析。并将结果与理想形貌的O型圈工作状态下对应参数进行了对比。

　　一、几何模型的建立

　　设计如图1所示的典型平面静密封结构，密封圈尺寸：272×5.3(GJ标准ISO 3601/1)，具体密封结构参数见表1

　　图1 典型平面静密封结构

　　表1 密封结构参数

　　根据密封圈的截面尺寸，结合工程实际生产中Z常见的O形圈表面缺陷，并参考满足质量要求的三种表面缺陷Z大允许偏差，建立如图2、图3、图4所示几何模型。

　　二、结论

　　通过对带表面缺陷的O型圈的仿真分析，并与理想形貌O型圈的计算结果作对比，获得如下主要结论和发现：

　　(1)非理想形貌O型圈在受挤压的状态下，一般均能满足接触压力大于介质压力的密封条件，所以主要依据Von Mises应力分布与Z大Von Mises应力值来判断密封性能的好坏，根据Z大Von Mises应力值的位置判断密封圈易损位置。

　　(2)3种典型缺陷类型下，O型圈内部Z大Von Mis⁃es分布位置不同，其中错模和分模飞边模型下的Z大接触应力位置分布在缺陷附近，而分模扯缩状态下的Z大Von Mises应力分布点和理想形貌下的分布基本一致。

　　(3)在缺陷分模飞边的状态下，其Von Mises应力变动Z大，并且远高于理想形貌下的对应值，所以生产过程中应该尽量避免此类缺陷的出现。

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