张付英，张东葛，张青青

（天津科技大学 机械工程学院，天津 300222）

0 引言

弹性矩形密封圈由于结构简单且具有非线性的应力-应变行为，而在工业和航空液压设备中得到广泛的应用[1,2]。矩形密封圈的密封性能对主机的工作性能和效率有很大影响，密封性能主要取决于密封偶合面间的油膜形状和分布，雷诺方程是油膜压力计算的基础[3]。传统的计算是通过动态实验或有限元分析获得膜压分布曲线，再根据膜压和流速分布用逆解法[4]求解密封圈的泄漏量。弹流动力学理论的不断成熟和计算机技术的发展，使根据膜厚和流槽形状用顺解法求解油膜压力分布和泄漏量的方法得到不断改进和完善。本文基于有限差分法对动态密封模型进行离散化处理，采用MATLAB软件编程，计算矩形密封圈的油膜压力分布、油膜厚度、泄漏量和摩擦力等密封性能参数，并通过图形直观地表达矩形密封圈的数值计算结果，对弹性密封圈的优化设计具有一定的指导意义。

1 弹流动力密封方程的离散化处理

1.1 矩形密封圈的结构模型及其弹流动力密封方程的建立

矩形密封圈的结构模型如图1所示。由于矩形密封圈是轴对称结构，因此只画出了一半的密封模型。G.K Nikas在前人研究的基础上，建立了考虑密封偶合面间的混合润滑状态和密封件粗糙度的弹流动力密封方程（公式1），为了说明基于有限差分法的数值计算过程，本文以G.K Nikas建立的密封方程作为基础进行计算，该方程的坐标原点O选在密封圈空气侧假想的圆角尖端。……