根据包装箱结构设计典型密封结构,在模拟使用状态下对O形三元乙丙橡胶(EPDM)密封圈进行加速老化试验研究,获得在65,85和105℃下不同老化时间(5,10,15,20,25和30 d)的压缩永久变形变化规律,在此基础上,推导O形EPDM密封圈的失效时间与使用温度的数学关系式,预测出O形EPDM密封圈在25℃下的使用寿命为17.8 a。同时,将预测曲线与实测曲线进行对比分析得出预测曲线与实测曲线吻合良好,相关性参数R>0.95。

结合科研生产中遇到的实际问题,分析O形橡胶密封圈出现泄漏的原因,主要包括密封结构设计、胶料选用、密封圈安装和加工质量等。介绍两起密封圈失效故障案例及处理方法,并提出了预防O形橡胶密封圈泄漏的几点建议。

以水下工作的旋转轴唇形橡胶密封圈(简称唇形密封圈)为研究对象,基于有限元分析方法研究安装过盈量和介质压力对唇形密封圈密封性能的影响。使用ANSYS软件创建唇形密封圈的三维轴对称有限元分析模型。仿真结果表明唇口接触宽度与最大接触压力随着安装过盈量的增大而增大,且安装弹簧的唇形密封圈接触宽度和接触压力比未安装弹簧的唇形密封圈大;随着介质压力的增大,唇口最大接触压力增大,接触压力的最大值出现在唇口尖端处,最大接触压力始终大于介质压力。

利用有限元分析软件Ansys建立了线径为7 mm的O形橡胶密封圈(简称O形圈)的二维轴对称模型,然后对其在不同径向间隙和不同油压下的密封性能进行分析,得到径向间隙以及油压对O形圈密封性能的影响。结果表明油压对O形圈密封性能的影响较大,而径向间隙在油压较小时对O形圈密封性能的影响较小,在油压较大时影响较大;在径向间隙为0. 3 mm、油压为16 MPa时O形圈的初始可靠度为98. 5%。由各随机因素对极限状态函数的灵敏度可知,对O形圈初始可靠度影响最大的两个因素为O形圈线径和油压。

运用非线性有限元方法对汽车门框密封条压缩进行仿真分析,对3种仿真模型与试验汽车门框密封条的断面压缩变形和压缩力进行对比。结果表明:汽车门框密封条的压缩力主要由泡管的变形产生,钳口卡爪变形对压缩力有一定的影响,但影响较小;泡管内外表面包覆层密实胶与内部海绵胶性能的差异对压缩力有较大影响,建模时应加以考虑,以提高仿真分析精度。

基于非线性接触理论,对航空发动机往复运动密封装置中O形橡胶密封圈的滑动摩擦力进行有限元仿真分析,研究压缩率和温度对O形橡胶密封圈滑动摩擦力的影响,并对两种滑动摩擦力理论算法的适用性进行分析。结果表明:随着压缩率的增大,O形橡胶密封圈的滑动摩擦力呈非线性增大趋势;仅考虑橡胶热膨胀时,O形橡胶密封圈的滑动摩擦力对温度的变化不敏感;在两种O形橡胶密封圈的滑动摩擦力理论算法中,Lindley算法计算结果整体偏小,经验公式计算结果在较大压缩率范围内与有限元分析结果接近。

概述汽车用旋转轴唇形橡胶密封圈(简称油封)的分类、密封机理、结构设计及其参数选择、发展动向等。油封的种类繁多,结构形式包括内包骨架油封(B型)、外露骨架油封(W型)、装配式油封(Z型)、有副唇内包骨架油封(FB型)、有副唇外露骨架油封(FW型)、有副唇装配式油封(FZ型)以及流体动力型油封;油封的密封机理包括边界润滑理论和表面张力密封理论;油封的内外径过盈量、径向力、随动性、唇口接触宽度等结构设计参数影响其使用性能;轴的表面粗糙度、加工方法以及材质和硬度对油封的密封性能和使用寿命影响很大。油封的计算机辅助设计和辅助制造以及自动测试技术研究将进一步开展,新型橡胶材料在油封胶料中的应用发展将加快。

对飞机舱门(简称舱门)密封系统进行仿真分析,通过正交试验对密封带的结构和材料进行优化设计。结果表明:密封带的截面圆角半径对舱门密封系统的应力产生影响,密封带的截面圆角半径为3.5 mm时舱门密封系统的压缩应力最小,最大接触应力最大;密封带的内部增强织物能同时提高舱门密封系统的压缩应力与最大接触应力,但对压缩应力的影响较小;密封带采用35U硅橡胶材料时舱门密封系统的压缩应力与最大接触应力最小,密封带采用75U硅橡胶材料时舱门密封系统的压缩应力与最大接触应力最大;舱门密封系统的压缩应力与最大接触应力随着密封带的硅橡胶材料邵尔A型硬度的增大而增大。当密封带的截面圆角半径为3.5 mm、采用邵尔A型硬度为50度的55U硅橡胶材料、内部有增强织物时,舱门密封系统的密封性能最优。

对某电站变压器的排油注氮灭火阀体丁腈橡胶密封圈失效进行分析。结果表明,本研究开裂橡胶密封圈胶料添加了大量异形填料,且分散不均匀,填料与橡胶基体界面存在较大缝隙,甚至有明显相分离现象,导致橡胶密封圈受力后发生开裂。针对橡胶密封圈的失效问题提出相应解决措施,包括根据具体设备以及服役环境进行橡胶密封圈的合理选材并严格控制生产质量、在设备安装阶段保证橡胶密封圈的质量、严格按照要求进行橡胶密封圈的安装和更换等。

针对储气罐的橡胶密封结构,分别建立了单层和层形橡胶密封膜的有限元模型,利用有限元软件Ansys对比分析单层橡胶密封膜在不同长度和厚度下的密封性能,并与其优化结构参数的添加增强层的层形橡胶密封膜进行比较。结果表明:随着厚度的增大,单层橡胶密封膜的最大形变量和等效应力峰值整体上均先减小后趋于平缓;大工况压强下采用添加增强层的层形橡胶密封膜的密封性能优于单层橡胶密封膜,层形橡胶密封膜具有较小的最大形变量和等效应力峰值以及较大的安全因数最小值,有利于提高橡胶密封膜的密封性能和延长其使用寿命。