Page 69 - 《橡塑技术与装备》2022年8期

理论与研究 王晓冬 等·闸阀用聚氨酯密封圈密封性能模拟研究

时出现了碰撞 ；当闸板继续向下运行，接触应力出现
了最大值，其值呈不稳定状态，但将倒角优化成圆角
后，其应力呈稳定状态。

图 5 三种材料卸载时摩擦应力曲线

图 8 不同结构接触应力曲线
将倒角改为圆角之后，所产生的应力出现了大幅
度降低。随着圆角尺寸的增大，密封圈所产生的应力
呈下降趋势，这是因为圆角连接密封面可以光滑过渡，
尺寸越大，过渡越平滑 ；但进一步增大圆角尺寸时，
将会减少密封面的长度，缩短与闸板接触尺寸，从而
削弱其密封性能，导致密封圈使用寿命减低，产生安
全隐患。密封圈倒角改为圆角不仅可以使密封面增大，
提高密封性能，还能减少应力，提高其使用寿命。

4 结论
图 6 密封圈回弹特性曲线 本文通过有限元方法分析了不同材质的密封圈对
满足回弹性能要求。 其密封性能的影响，再对比分析了不同结构密封圈的
3.2 密封圈不同结构对比模拟分析 密封性能，根据仿真结果得出如下结论 ：
为了更好的改善密封性能，提高使用寿命，将密 （1）密封圈在受压回弹过程中产生了两次最大接
封圈倒角改为圆角，分别采用 R15、R20 和 R25 三种 触应力，均是在闸板与密封圈倒角处接触所发生的，
尺寸进行模拟研究，圆角结构示意图如 7 所示。 同时，其所产生的应力主要取决于起回弹作用的前端
密封圈。
（2）摩擦应力曲线表明，当组合为 60 A 和 85 A
聚氨酯材料时，能够保证较小的摩擦应力以及较高的
密封性能。
（3）回弹性能曲线表明，三种材料组合均符合回
图 7 圆角结构示意图 弹要求。

（4）密封圈倒角优化成圆角可以大幅度降低所产
根据模拟结果绘制出不同结构所产生的接触应力
曲线如图 8 所示，从图中分析可知，当模拟运行到 0.38 生的应力，同时，还能使应力峰值光滑过渡，这样一来，
s 时，闸板与密封圈倒角发生接触，其产生的接触应 有利于提高密封圈使用寿命。
力急剧升高，这是因为密封圈倒角尖锐处与闸板接触

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