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测试与分析 史瑞 等·采煤机浮动油封密封圈静态接触应力分析

等效应力在 23 MPa 时，给出不同橡胶硬度下，摩擦 参考文献 ：
[1] 孙云友．采煤机摇臂输出轴浮动油封的研究 [J]．煤矿机械，
系数和侧向接触压力的建议值，可供参考。如表 2 所
2011,5(11):1~5.
示。 [2] 王新．浮动密封在煤矿机械上的应用研究 [J]．2007 年短壁机
表 2 不同橡胶硬度下，达到 23 Mpa 时对应的侧向接触 械化开采专业委员会学术研讨会论文集 :64~65.
压力 [3] 李铭祥．浮动油封技术综述 [J]．工程机械，1997(2):22~29.
硬度 摩擦系数 [4] 曾建谋，聂郁来等．粉末热锻浮动油封密封环的耐磨性研究
0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 [J]．润滑与密封，2005(5):2~5.
50 1.90 1.84 1.70 1.66 1.61
侧向 [5] 孙运友，周常飞，汪崇建．采煤机浮动油封 O 形圈有限元分
60 1.95 1.94 1.91 1.83 1.75
压力 析 [J]．煤矿机械，2010,31(11):88~90.
70 1.94 1.92 1.90 1.86 1.82
[6] 孙健，迟可伟，冯茂林等．浮动端面密封结构的性能分析 [A]．
北京科技大学，2006,35(1):14~18.
4 结论 [7] 王伟，邓涛，赵树高．橡胶 Mooney-Rivlin 模型中材料常数
（1）在同一摩擦系数的情况下，随着侧向压力的 的确定 [J]．特种橡胶制品，2004,25(4):8~10.
[8] 朱艳峰，刘锋，朱小清等．橡胶材料的本构模型 [J]．理论与
增加，橡胶密封圈的等效应力也随之增加。当侧向压
研究，2006,53(2):119~125.
力在 1.7~2.5 MPa 之间时，不同摩擦系数下，施加同 [9] 廖日东．O 形圈轴对称超弹性接触问题的有限元分析 [J]．润
一侧向接触压力的情况下，相应的等效应力变化较为 滑与密封，1996(5):33~39.
明显 ；而在 2.5~3.5 MPa 之间时，不同摩擦系数下， [10] 徐卫鹏．基于 ANSYS Workbench 浮动油封力分析 [A]．天津
科技股份有限公司，2011.
施加同一侧向接触压力的情况下，相应的等效应力几 [11] CHEN G D, HAISER H, HAAS W, et al. Analysis of
乎没有变化。 elastomeric O-ring sealsusing the finite element method[J].
（2）在同一侧向压力的情况下，随着摩擦系数的 Mechanical Science and Technology, 2000,19 (5):740~744.
[12] 朱振秀，聂军，沈海等．ANSYS 中超弹性模型及其在橡胶工
增加，橡胶密封圈的等效应力也随之增加。当侧向压
程中的应用 [J]．橡胶工业，2005,31(9):1~10.
力为 1.7 MPa 和 2.0 MPa 时，等效应力随着摩擦系数 [13] Shunhe Xiong, Richard F Salant. Dynamic model of a down-
的增加的趋势较缓慢，摩擦系数对其等效应力的影响 hole tools[J]．Journal of Tribology, Transactions,2000,
01(01): 469~479.
较小；当侧向压力为 2.5 MPa、 3.0 MPa 和 3.5 MPa 时，
[14] Molari P G .Stress in O-Ring Gaskets[C]．6th lntl Conf on
等效应力对摩擦系数的增加的变化趋势较明显，摩擦 Fluid Sealing，Muntch 2/27/73.
系数对其等效应力的影响较大。 [15] T. G. Roust. An Experimental and Theoretical Study of
Pressure and ThermalDistortions in a Mechanical Seal,
（3）橡胶硬度为 50 时，等效应力的变化较为明显；
ASLE Transactions, 1986, 29 (2):151~159.
而橡胶硬度为 60 和 70 时，在不同摩擦系数下，等效 [16] Chin-Hsiu Li, Thermal Deformation in a Mechanical Seal,
应力几乎不变。 ASLE Transactions,1976, 19 (2):146~152.

Static contact stress analysis of floating oil sealing ring for coal mining
machine

Shi Rui, Lv Xiaoren

(Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, Liaoning, China)
Abstract: In this paper, the finite element analysis software ABAQUS is used to establish a two-dimensional
model of floating oil seal structure. This can be used to analyze equivalent stress changes under different
lateral contact pressures, friction coefficients, and rubber hardness to find the best lateral contact pressure
and friction coefficient. The results show that in the case of the same friction coefficient, the equivalent stress
of the rubber sealing ring increases with the increase of the lateral pressure; in the case of the same lateral
pressure, as the increase of friction coefficient, the equivalent stress of rubber sealing ring also increases.
According to the actual situation, the corresponding lateral contact pressure and friction coefficient are
given under the equivalent stress of 23 MPa.
Key words: floating oil seal; O ring; ABAQUS; force analysis
(R-03)

2019 第 45 卷 ·39·
年