机械密封橡胶O形圈密封性能的有限元分析

简介

采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对在机械密封沟槽中单侧受限丁腈橡胶O形圈的密封性能进行了数值计算,重点研究了预压缩率和介质压力对O形圈接触应力、接触宽度和峰值应力的影响。模拟计算结果表明计算值与Lindley半经验公式值和Wendt实验值较为一致;O形圈预压缩率对主接触面上的接触应力分布有较大影响,而对受限侧接触面上的接触应力分布影响较小;预压缩率越大主接触面上峰值应力越大,而侧接触面上峰值应力基本不变;介质压力作用会对O形圈产生二次压缩,介质压力越大,主接触面和侧接触面上的峰值应力越大。被预压缩橡胶O形圈承受介质压力时,具有"自紧密封"特性,接触应力曲线具有抛物线特性;较小的O形圈预压缩率可以产生较大的接触应力。因此,建议机械密封O形圈的预压缩率不宜过大,以满足机械密封补偿环浮动性和端面追随性的要求。