以仿真转台液压马达密封结构为研究对象,利用有限元分析软件ABAQUS建立其有限元模型,采用罚函数技术和库仑摩擦模型对O形密封圈和马达密封副间的摩擦接触进行有限元分析,研究O形密封圈材料硬度对接触压力、密封圈Mises应力和密封圈与马达密封副间接触面积的影响,分析接触压力、密封圈Mises应力峰值和接触面积的分布规律。结果表明:接触压力随O形密封圈材料硬度的变化呈“驼峰”式变化;在“驼峰”位置随材料硬度的增加而增大;材料硬度小于85 HA时,对O形密封圈Mises应力的影响并不明显;材料硬度大于85 HA时,Mises应力增大幅度变大,容易导致密封圈损坏;密封圈与马达轴间静接触面积整体上随密封圈材料硬度的增大而减小,故应尽量控制密封圈硬度,保证足够的接触面积。

通过选取不同硬度的鹰嘴橡胶材料来研究其在矩形顶管接头装配过程的密封性能,结果表明:(1)鹰嘴橡胶圈接触面间接触压力与材料硬度成正相关,且接触压力随硬度的增加呈指数型增长.(2)接触压力防水失效临界点硬度为64 HA,硬度为76时鹰嘴橡胶已发生剪切破坏.(3)矩形顶管F型承插接头保证良好密封效果的合理硬度范围为66~74.

根据经验公式选取不同硬度的橡胶材料参数,采用有限元方法利用ABAQUS通用程序对C形密封圈结构进行大间隙工况下密封性能的仿真计算.结果表明C型密封圈在大间隙工况下的密封性能受三个条件的约束.C形密封圈在大间隙工况下合理的材料硬度范围为70~80.