2动密封装置2.1动密封装置的结构形式摩托车发动机使用最多的动密封装置是接触形成型密封件-旋转轴唇形密封圈,人们习惯称之为油封,如图17、18所示,这是一种橡胶完全包覆的带自紧弹簧的双唇油封,由油封体、金属骨架和弹簧等组成。油封外圆与轴座孔体配合,油封内周做成唇形与旋转轴配合。密封唇部有主唇和防尘唇(亦称副唇),唇的尖端为唇端部,唇部与油封体的结合部位称唇根部。在制造过程中,有一层低摩擦的PTFE材料,如图19所示,被紧密地结合于橡胶的唇部上,以加强唇口刃边的抗摩擦性能。

提出基于ABAQUS软件和疲劳分析软件FE-SAFE预测旋转轴唇形密封圈寿命的方法。以某型号减速器中的输入轴与轴承端盖间的旋转轴唇形密封圈为研究对象,通过构建预紧状态下旋转轴唇形密封圈的有限元模型,获得旋转轴唇形密封圈的过盈量和理论接触宽度与唇口最大接触压力之间的关系曲线;根据ABAQUS获得的应力,并结合材料应力-循环次数曲线,应用疲劳分析软件FE-SAFE,预测不同过盈量和理论接触宽度对旋转轴唇型密封圈循环寿命的影响,并验证预测方法的有效性。结果表明:旋转轴唇型密封圈的循环寿命随过盈量的增大而减小,随理论接触宽度的增大而增加;综合考虑油封的密封能力与循环寿命,当过盈量在0.35~0.45 mm之间、理论接触宽度在0.3~0.5 mm之间取值时,该旋转轴唇型密封圈的循环寿命较高。

对旋转轴唇形密封圈失效形式进行了研究,分析了旋转轴唇形密封圈失效的原因,多数是由于选型不当和安装不规范导致损坏。旋转轴唇形密封圈合理的选型及正确的安装可以有效提高其使用寿命。

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。