矩形密封圈密封性能参数的两种解法比较.pdf

2012年10月
闲滑与密封
第37卷第10期
LUBRICATION ENGINEERING
Vol 37 No 10
DOI:10.3969/j,jiss.0254-0150.2012.10.006
矩形密封圈密封性能参数的两种解法比较
张付英王世强张青青
(天津科技大学机械工程学院天津300222
摘要:分别用顺解法和逆解法计算矩形密封圈的密封性能参数。逆解法是根掲膜压分布曲线,求解密封圈的洫膜
厚度和泄漏量,顺解法则是根预设的膜厚和流槽形状求解油膜压力和油膜厚度分布及泄漏量。结果表明,基于有限元さ
分析软件获得矩形密封圈的压力分布曲线用逆解法求解密封参数方法简单,但由于在有限元分析过程中对模型进行了简
化和假设,计算结果不太精确;基于有限差分法,采用 MATLAB软件编程,用顺解法求解矩形密封密封参数,由于さ
考虑了众多因素影响,计算结果与实际相近,但计算过程较为复杂,迭代计算时需要采用快速收敛的算法。
关键词:矩形密封圈;密封性能;逆解法;顺解法
中图分类号:THI37文献标识码:A文章编号:0254-0150(2012)10-026-4
T'wo Solutions Comparison of Seal Performance of
Reciprocating Rectangular Seal
Zhang Fuying Wang Shiqiang Zhang Qingqing
College of Mechanical Engineering, Tianjin University of Science &Technology, Tianjin 300222, China
Abstract: The seall performance parameters of reciprocating rectangular seals were calculated with inverse method and
direct method. In inverse method, oil film thickness and net leakage were calculated according to hydrodynamic pressure
distribution and fluid veloci In diret method, they were calculated according to presetting fluid film thickness value. The
sults show that the inverse method is simpler but less precise than direct method, because of the assuming, simplification
and the ignoring of many effect factors in this method. n direct method, the fast convergence method is required
Keywords: rectangular seal; seal performances; inverse method; direct method
弹性矩形密封圈由于其简单的结构和非线性的应于基于全油膜润滑和完全光滑的密封表面的2个关键
应变行为,使其在工业和航空液压设备中得到广假设,因而计算结果对实际的密封设计没有产生多大
泛应用
-2
矩形密封圈的密封性能不仅影响配套主影响。近几年国外一些学者考虑密封件表面粗糙度和
机的高效节能和工作特性,还会对主机的安全性造成混合润滑状态建立了矩形密封圈的弹流动力润滑方
安全隐患。密封圈的密封性能参数包括密封偶合面程,使顺解法求解结果能更接近实际密封的情况。但
间的油膜厚度和密封的泄漏量,其计算方法有逆解法顺解法求解时需要根据预设的油膜压力代入 Reynolds
和顺解法2种方法。逆解法是根据膜压分布曲线,求方程求解新的压力分布,再根据新的压力分布求解油
解密封圈的油膜厚度和泄漏量“,顺解法则是根椐预膜轮廓等进行反复迭代直至获得收敛解,因此其求解
设的膜厚和流槽形状求解油膜压力和油膜厚度分布及范围有限,计算耗时较长。若采用 MATLAB软件编
泄漏量。用逆解法求解时,可通过动态密封实验获程计算,可容易地实现颀解法求解密封参数过程?。
得膜压分布曲线,但实验过程需耗费大量的人力和物本文作者基于有限差分法,采用 MAMLAB软件编程,
力。近几年,随着商用有限元分析软件的成熟和发用顺解法求解矩形密封圈密封参数;同时,基于有限
展,通过 ANSYS软件对弹性密封圈进行接触压力分元分析软件,获得了矩形密封圈的压力分布曲线,并
布的分析成为可能,使逆解法求解密封参数过程更为用逆解法求解矩形密封圈密封参数;对2种方法进行
简便和高效。顺解法求解时,需要对控制密封的方
比较,说明2种计算方法的优劣。
程-- Reynolds方程进行数值求解,早期的顺解法由
正解法求解矩形密封的密封参数
1.1基本方程
基金项目:国家自然科学基金资助顼日(51075300)
矩形密封圈的结构模型如图1所示。由于矩形密
收稿日期:2012-05-08
封图是轴对称结构,因此只画出了1/2的密封模型。
作者简介:张付英(1965-),女,博士,教授,主要研究方向其基本流体模型就是 Reynolds方程。 G K Nikas在前
为产品创新设计和密封设计.E-mail:zhuying@163.com
人研究的基础上,建立了考虑密封偶合面间的混合润