基于断裂力学理论,推导撕裂能与疲劳裂纹扩展速率间的函数关系式,将复杂的多方向应力转化为单轴等效应力,建立丁腈橡胶疲劳寿命预测模型。选用Mooney-Rivlin本构模型来表征丁腈橡胶超弹性力学行为,在简化DAS组合密封圈结构后建立有限元模型,并通过计算应力分布确定危险单元位置。通过拟合拉伸试验数据得出应力应变关系,采用数值分析方法计算撕裂能变化量,并预测裂纹萌生位置与疲劳寿命。结果表明,DAS组合密封圈的危险单元位置在密封圈接近右侧密封槽倒角处。仿真软件预测的危险单元位置和疲劳寿命与理论计算结果一致,验证理论计算结果的正确性。

为了研究工程机械用DAS组合密封圈密封特性及其变化规律,建立密封特性计算模型,使用三次多项式修正密封圈压力油侧接触应力,得到近似油膜压力分布;结合逆解法求解油膜厚度,研究DAS组合密封圈预压缩量、油液压力及活塞杆伸出速度对平均油膜厚度、内泄漏量及动摩擦力的影响。研究结果表明：随着预压缩量增大,平均油膜厚度及内泄漏量逐渐减小,动摩擦力逐渐增大;随着油液压力的增大,平均油膜厚度及内泄漏量逐渐减小,动摩擦力逐渐增大;随着活塞杆伸出速度增大,平均油膜厚度、内泄漏量及动摩擦力随之增大。综合考虑各因素对密封件磨损、内泄漏的影响,建议DAS组合密封圈应用于活塞密封时最小压缩量c=1 mm,最大活塞杆伸出速度v=0.1 m/s。