燕 晓 宇

（大同煤矿集团机电装备制造有限公司，山西大同，037000）

液压支架立柱活塞故障主要是由密封失效原因引起，密封圈失效会导致液压油出现泄漏。本课题的主要工作就是通过实验和有限元仿真研究密封圈特征参数与密封性能之间的关系，根据各项分析结果对密封圈的结构进行优化[1]。

本文对密封圈在静密封和动密封下，分别分析介质压力、摩擦系数、压缩率、密封间隙对密封性能及密封圈寿命的影响，得到最大剪切应力、最大接触应力和最大Von Mises 应力云图，然后根据三个准则判断密封圈是否具有优良的密封性能以及密封圈是否发生破损失效[2-3]。

1 介质压力对密封性能的影响

研究介质压力对密封性能的影响，不同工作状态下组合密封圈密封副之间的参数设定为摩擦系数μ=0.1，压缩率ε=8.5%，密封副配合间隙s=3mm，对密封圈施加介质压力（根据公称压力标准等级分级）10.0MPa、12.5MPa、16.0MPa、20.0MPa、25.0MPa、31.5MPa、40MPa，对组合密封圈进行有限元分析，得到剪切应力、接触应力和Von Mises 应力云图，再根据数据结果综合分析介质压力对活塞组合密封圈密封性能的影响[3]。

1.1 应力云图

在静密封和动密封中，对密封圈施加介质压力10.0MPa、12.5MPa、16.0MPa、20.0MPa、25.0MPa、31.5MPa、40.0MPa，对鼓形密封圈进行有限元分析，得到剪切应力云图，如图1 所示。

图1 Von Mises 应力云图

1.2 综合分析

不同的工作状态、介质压力下的最大剪切应力、最大接触应力和最大Von Mises 应力数值，见表1。

表1 不同状态下应力的最大值

1）剪切应力情况。由表1 可以看出，在静密封中，剪切应力受介质压力的影响较小，油压从10MPa到40MPa 变化时，最大剪切应力值在0.5 以内变化，最大剪切应力值为9.5MPa，不会对活塞组合密封圈使用寿命产生影响。……