为解决给水泵油封装置中O形圈因密封失效而引起泄漏的问题,利用有限元法对密封圈的大变形、超弹性进行非线性接触分析。首先建立密封圈与转动环沟槽之间的轴对称模型,分析O形圈在不同压缩率、不同轴向压力下的应力分布规律,进而对油封装置结构改进,最后利用试验台位测试油封的密封性能。结果表明:O形密封圈压缩率越大主接触面峰值应力越大,侧接触面应力基本不变;密封圈轴向压力的增加,接触应力也急剧上升,侧面接触应变较大,但工况内无胶料“挤出”发生;改进后双密封O形圈动环结构密封可靠性、安全性更高,在不同工况下进行密封性能试验,油封装置无泄漏,为油封密封圈选型以及避免给水泵实际运行中出现“滴、漏”现象具有一定的指导意义。

利用橡胶类材料单轴拉伸所得到的应力应变曲线，通过数据拟合确定了Mooney．Rivilin模型的材料参数。建立了旋转轴唇形密封圈的有限元计算模型，模拟了弹簧圈预紧、过盈配合以及在不同的介质压力对旋转轴唇形密封圈密封性能的影响，得到了橡胶密封圈的范·米塞斯应力的分布规律以及唇口处接触应力的分布曲线。研究结果表明：随着介质压力的增加，唇口处范·米塞斯应力随之增加。唇口处接触应力的分布近似为二次抛物线，接触应力的最大值出现唇口尖端处。随着介质压力的增加，唇口处接触应力的应力峰值和接触宽度明显增加，且峰值均大于介质压力，满足旋转轴唇形密封圈的密封条件。