利用ANSYS对高压柱塞泵V型密封圈进行有限元仿真分析,并搭建实验装置对模拟结果进行了验证。在此基础上,研究了内、外过盈量、唇口角度对密封面接触压力和密封圈内应力分布的影响。结果表明过盈量增加,接触压力峰值增大,活塞杆往复过程中带出和带回的液体量都减少,有利于实现密封,但如果过盈量过大,会使密封面峰值压力过大、润滑效果变差从而加速磨损。唇口角度增加,活塞杆内行程带回的液体量增加,可以减少泄漏,有利于实现密封。研究结果可为V型密封圈的设计、选用和结构优化提供依据和参考。

本文以柱塞泵往复过程中活塞杆表面附着的液膜厚度和往复过程的泄漏量作为润滑和密封性能的评价指标。在往复过程中,液膜厚度越厚密封面润滑效果越好,有利于减少密封圈的磨损,但是当介质中含有微小的硬质颗粒时,当液膜厚度大于颗粒直径时,硬质颗粒便会夹带在液膜中进入往复密封面加速密封材料的磨损。本文通过理论推导得知一旦操作参数给定则附着在活塞杆上的液膜厚度只和密封面上接触压力分布有关。随后利用ANSYS对高压柱塞泵V型密封圈进行了有限元分析,计算了不同结构参数密封圈,动密封面的接触压力分布,得到了不同结构参数对V型密封圈润滑、泄漏等密封性能的影响规律。研究结果可为V型密封圈的设计、选用和结构优化提供依据和参考。