往复密封中星型密封圈的密封性能分析.pdf

2012年9月
润滑与密封
Sep.2012
第37卷第9期
LUBRICATION ENGINE ERING
Vol 37 No 9
DOI:10.3969/j-iss.0254-0150.2012.09.007
往复密封中星型密封圈的密封性能分析
韩传军张杰黄岗'蒋光强
(1.西南石油大学机电工程学院四川成都610500;2.塔里木油田公司工程技术部新疆库尔勒841000)
摘要:建立星型密封圈和0型密封圈的有限元模型,分析它们在静密封和往复动密封中的密封性能,并对影响星
型密封圈往复密封特性的流体工作压力、往复运动速度、预压缩量和摩擦闼数进行分析。结果表明,在静密封中,星型
密封圈的密封性能比0型圈好,但其内应力较大,容易发生失效;在往复动密封中,密封圈的密封性能随时间呈现波
动变化,星型閤比0型圈更适宜用于动密封中;星型圈在内行程中的密封性优于外行程,但其随时间波动较大;星型
圈的最大接触应力并不与工作压力和运动速度呈线性关系,预压缩量和摩擦因数对星型圈内行程中的密封性能影响较
6小,而对其外行程形响较大
关键词:星型密封圈;往复运动;接触应力;泄漏量
中图分类号:TB42文献标识码:A文章编号:0254-0150(2012)9-028-5
Seal Performance Analysis of a Star Sealing Ring in Reciprocating Seal
Han Chuanjun Zhang Jie Huang Gang Jiang Guangqiang?
(1. School of Mechatronic Engineering, Southwest Petroleum University, Chengdu Sichuan 610500, China;
Engineering Department of Tarim Oil Company, Kuerle Xinjiang 841000, China)
Abstract: The finite element models of star sealing ring and O-ring were built, and their seal performances in static
seals and reciprocating dynamic seals were analyzed. The factors influencing the seal performance of star sealing ring, such
as flow pressure, reciprocating movement speed, pre-compression and friction coefficient were analyzed. The results show
that star sealing ring has a better seal performance than O-ring in the static seals, but it has bigger stress, and is more prone
to failure. The seal performance of sealing ring is fluctuated along with time in the reciprocating dynamic seals, so star seal
ing ring is more suitable for dynamic seals than O-ring. Star sealing ring has a better seal performance in internal travel
than in external travel, but the seal performance is fluctuated along with time seriously. The biggest contact stress of star
sealing ring is not in a linear relationship with working pressure and speed, the pre-compression and friction coefficient
have a less effect on the seal performance of star sealing ring in internal travel, and a bigger effect in external travel
Keywords: star sealing ring; reciprocating movement; contact stress; leakage quantity
星型密封圈是一种自紧密封型的双作用密封元小,产生的摩擦力较小,磨损量也小;与0型圈相
件,采用四唇口密封,形状类似X,它是在0形圈基比,它的飞边位置在截面的凹处,截面上有较好的压
础上对性能又作了改进和提高,其标准尺寸与0型力分布,可获得很好的密封效果;星型圈密封唇之间
圈相同,可在大部分场合代替0型圈。不同的是,形成了润滑容腔,具有较小的摩擦阻力,改善了启动
星形圈的结构使它更适合于动密封。主要是因为它的状况,更适合动密封。
特殊星型截面,使其在往复运动时不会在沟槽内发生
国内学者对星型密封圈的研究较少,刘占军等
滚动和扭曲;其需要的径向预压缩比0型圈相对要对X型变截面密封圈进行了有限元分析,但未对其
动密封做深人的研究。为了进一步研究星型密封圈在
基金项目:国家自然科学基金项目(51004083);中国博士后往复密封中的密封特性,依据有限元原理,在有限元
科学基金项目(20100481384)
软件 ABAQUS中分析了星型密封圈和0型密封圈在
收稿日期:2012-04-09
静、动密封中的密封性能,并对影响星型密封圈动密
作者简介:韩传军(1979~),男,博土后,副教授,主要从事
石油矿场机械现代设计及仿真方面的教学和研究工作.E-me
封性能的4种因素进行了深入分析。
hanchuanjun@126.com.
往复密封机制分析
通讯作者:张杰(1987一),男,硕士研究生.E-mail:long
橡胶密封圈的往复密封机制与静密封机制有所不
mensal
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同。在静密封中,依靠橡胶体材料的弹性,以及存在