基于有限元分析软件Ansys建立O形圈和矩形圈的有限元分析模型,分析对比预安装、介质压力、尺寸公差波动对两种密封圈接触压力和径向力等密封性能参数的影响。结果表明:预安装时,O形圈和矩形圈的接触压力分布差异明显,矩形圈的密封性能参数明显大于O形圈;承受介质压力时,O形圈和矩形圈的密封性能参数均随着介质压力的提高而提高,但矩形圈径向力随着介质压力的提高而提高的速度大于O形圈;尺寸公差波动时,O形圈和矩形圈的密封性能参数均随着尺寸的减小而降低,截面尺寸波动对O形圈和矩形圈密封性能参数的影响远大于内径尺寸波动的影响。

基于非线性软件Marc建立O形圈有限元分析(FEA)模型,通过自适应网格重划分技术对O形圈抗挤出性能进行分析,分析了不同材料硬度、介质压力、沟槽间隙、初始压缩率、截面直径下O形圈的挤出长度。通过分析发现O形圈的挤出长度随着材料硬度、截面直径的增大而减小,随着介质压力、沟槽间隙的增大而增加,与初始压缩率关系不大,同时通过多元非线性拟合分析得到了O形圈挤出长度与上述各影响因素的关系式,为O形圈的设计选型提供参考。

弹簧是构成油封的重要部件,准确预测弹簧所产生的径向力大小对油封弹簧的设计及选取具有重要意义。通过MATLAB软件建立了油封弹簧径向力的分析与计算模型,可以实现弹簧径向力的估算,并能反算出特定径向力所需的弹簧长度。同时设计了用户使用界面,生成了可独立运行的软件;通过径向力测量仪验证了软件计算结果的正确性,为油封弹簧的设计选型提供了一种方便快捷的分析工具。