CN110991096A - 一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法 - Google Patents
一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110991096A CN110991096A CN201811136051.1A CN201811136051A CN110991096A CN 110991096 A CN110991096 A CN 110991096A CN 201811136051 A CN201811136051 A CN 201811136051A CN 110991096 A CN110991096 A CN 110991096A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oil
- framework
- oil seal
- shock absorber
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
Abstract
本发明公开了一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法，包括以下步骤：S1、建立油压减震器骨架油封的装配模型；S2、建立油压减震器骨架油封的有限元模型；S3、获取油压减震器骨架油封的变形情况和接触压力情况；S4、获取油压减震器骨架油封的压力分布曲线；S5、油压减震器骨架油封的径向力合理时，步骤结束，油压减震器骨架油封的径向力不合理时，修改油压减震器骨架油封的参数，重新执行步骤S1～S4。为油压减振器橡胶密封件的设计和优化，选型等提供了有效的理论验证分析手段。
Description
技术领域
本发明涉及仿真技术领域，尤其是涉及一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法。
背景技术
为了保证机车车辆在线路上安全、平稳的运行，需要在转向架中装用具有良好性能的弹簧悬挂减振装置，油压减振器作为悬挂系统的一部分，良好的阻尼性能是油压减振器实现减振性能的至关重要的因素，其中漏油作为一种最常见和直观的故障模式，会导致减振器减振性能下降，降低减振器的使用寿命，其中骨架油封作为影响减振器漏油的关键零部件，其骨架油封的密封性能和使用寿命对减振器的可靠性能至关重要。
如图1所示，显示了一种油压减震器的结构图，油压减振器产生阻尼力的机理为缸体内部的密闭腔油液4通过其内部的阻尼阀5，通过阻尼阀5的阀孔的节流作用产生阻尼力。其中骨架油封1是为了保证油压减振器在拉伸和压缩过程中内腔油液密封性能的关键密封件,安装在导承2的安装座中与活塞杆3配合，通过唇口设计一定的过盈量使得骨架油封承受一定的径向压力，起到密封作用。其中骨架油封结构如图2所示，骨架油封主要由橡胶本体6、骨架9、弹簧10组成。其中橡胶本体的主唇口7起到密封油液的作用，副唇口8起到防尘的作用。
骨架油封的可靠密封寿命是确保油压减振器不出现漏油故障的关键要素,油封是最基础的密封关键元件，直接决定着油压减振器的性能、水平、质量和可靠性。骨架油封在与活塞杆装配时过盈安装，油封回弹时对轴产生接触压力，也就是径向力，油封的径向力大小与油封的密封性能、寿命有着十分密切的关系。但要得到精确的解是非常困难的。在传统的设计过程中，一般是先设计打样，然后对实物进行径向力的测量、疲劳性能试验等产品的可靠性验证，是一个设计-修改-再设计的过程，需要反复的设计、修改、验证。
因此，提供一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法是一个亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法，包括以下步骤：
S1、建立油压减震器骨架油封的装配模型；
S2、根据所建立的油压减震器骨架油封的装配模型建立油压减震器骨架油封的有限元模型；
S3、根据所建立的油压减震器骨架油封的有限元模型进行计算并分析结果，得到所述油压减震器骨架油封的变形情况和接触压力情况；
S4、将所得到的所述油压减震器骨架油封的变形情况和接触压力情况进行处理，以得到压力分布曲线；
S5、当所得到的压力分布曲线中，油压减震器骨架油封的径向力合理时，步骤结束，当所得到的压力分布曲线中，油压减震器骨架油封的径向力不合理时，修改油压减震器骨架油封的参数，重新执行步骤S1～S4。
优选地，所述步骤S2包括：
S21、建立油压减震器骨架油封的网格模型；
S22、在所建立的网络模型中选取超弹性材料参数模型；
S23、在所述油压减震器骨架油封的可能接触的界面上的节点之间建立接触单元，并分别定义目标单元和接触面的单元类型，并定义接触参数；
S24、定义边界条件，在所述油压减震器骨架油封与导承接触的端面上施加全约束，在活塞杆上施加初始位移以模拟过盈接触。
优选地，所述步骤S21包括：
S211、根据油压减震器骨架油封的几何形状、材料和边界条件的特点，将所述油压减震器骨架油封的模型简化为平面轴对称模型；
S212、根据所述平面轴对称模型建立所述油压减震器骨架油封的有限元模型；
S213、对所建立的有限元模型进行网格划分，在所述油压减震器骨架油封的接触部位进行网格细化。
优选地，所述步骤S3包括：S31、设置大变形分析选项，对所述油压减震器骨架油封分析模型进行计算并分析结果，得到所述油压减震器骨架油封的变形云图和接触压力云图；
S32、根据所得到的变形云图和接触压力云图得到所述油压减震器骨架油封的接触压力曲线。
优选地，所述步骤S4包括：
S41、通过所述接触压力曲线得到活塞杆和骨架油封接触宽度上的压力分布数据；
S42、将所述油压减震器骨架油封的接触节点的接触压力信息中提取出来，得到所述油压减震器骨架油封的整体接触压力分布数据；
S43、对所得到的整个油压减震器骨架油封的接触压力分布数据进行处理，得到所述油压减震器骨架油封的整体压力分布曲线的多项式；
S44、对所述压力分布曲线的多项式在积分域上进行积分，得到所述油压减震器骨架油封的主唇口和副唇口的接触压力。
优选地，所述副唇口的接触压力为：
式中，y1表示副唇口的接触压力，单位为MPa，x表示接触宽度，单位为mm，ai表示压力系数。
优选地，所述主唇口的接触压力为：
式中，y2表示主唇口的接触压力，单位为MPa，x表示接触宽度，单位为mm，aj表示压力系数。
优选地，所述步骤S22中，所述超弹性材料参数模型为Mooney-Rivlin五参数模型。
优选地，所述步骤S213中，采用平面高阶单元对所建立的有限元模型进行网格划分。
与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明公开的油压减震器骨架油封的仿真分析方法，借助限元分析软件对影响油压减振器密封性能的骨架油封进行建模、加载和求解，得到工作条件下骨架油封的变形情况和接触压力分布，通过提取结果数据和后处理，得到油封的径向力以及接触宽度等数据，利用该仿真分析方法，能够有效的降低成本、缩短开发周期。该方法为油压减振器橡胶密封件的设计和优化，选型等提供了有效的理论验证分析手段。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：
图1显示了现有技术中一种油压减震器的结构示意图。
图2是图1中的骨架油封的结构示意图。
图3是根据本发明的一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法。
图4是采用本发明的仿真分析方法得到的骨架油封的网格模型示意图。
图5是采用本发明的仿真分析方法得到的骨架油封在工作状态下的变形云图。
图6是采用本发明的仿真分析方法得到的骨架油封在工作状态下的副唇口的变形云图。
图7是采用本发明的仿真分析方法得到的骨架油封在工作状态下的主唇口的变形云图。
图8是根据图6和图7得到的副唇口的接触压力曲线。
图9是根据图6和图7得到的主唇口的接触压力曲线。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
图3示出了根据本发明的一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法，包括以下步骤：
S1、建立油压减震器骨架油封的装配模型；
S2、根据所建立的油压减震器骨架油封的装配模型建立油压减震器骨架油封的有限元模型；
S3、根据所建立的油压减震器骨架油封的有限元模型进行计算并分析结果，得到所述油压减震器骨架油封的变形情况和接触压力情况；
S4、将所得到的油压减震器骨架油封的变形情况和接触压力情况进行处理，以得到压力分布曲线；
S5、当所得到的压力分布曲线中，油压减震器骨架油封的径向力合理时，步骤结束，当所得到的压力分布曲线中，油压减震器骨架油封的径向力不合理时，修改油压减震器骨架油封的设计参数，重新执行步骤S1～S4。
该油压减震器骨架油封的仿真分析方法，借助限元分析软件对影响油压减振器密封性能的骨架油封进行建模、加载和求解，得到工作条件下骨架油封的变形情况和接触压力分布，通过提取结果数据和后处理，得到油封的径向力以及接触宽度等数据，利用该仿真分析方法，能够有效的降低成本、缩短开发周期。该方法为油压减振器橡胶密封件的设计和优化，选型等提供了有效的理论验证分析手段。
在一实施例中，步骤S2包括步骤S21-S24。具体的：
S21、建立油压减震器骨架油封的网格模型。
具体的，建立网格模型时，先根据油压减震器骨架油封的几何形状、材料和边界条件的特点，将油压减震器骨架油封的模型简化为平面轴对称模型，可在不降低计算精度的前提下大大提高模型的计算速度。再根据所述平面轴对称模型利用命令流建立所述油压减震器骨架油封的有限元模型，该模型方便油压减震器骨架油封模型参数的修改。最后对所建立的有限元模型进行网格划分，网格划分时，结构单元选择平面高阶单元，此单元能适应塑性、蠕变、大应变及大变形的能力，可以模拟近似不可压缩的弹塑性材料的变形等，在油压减震器骨架油封的接触部位进行网格细化，如图4所示。
S22、在所建立的网络模型中选取超弹性材料参数模型。
根据有限元分析软件提供的超弹性不可压缩材料的材料特性描述，橡胶类材料的有限元分析模型主要有Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型，Mooney-Rivlin是一个比较经典的模型。用它几乎可以来模拟所有橡胶材料的力学行为。适合于中、小变形，一般适用于应变大约为100％(拉)和30％(压)的情况。本发明采用Mooney-Rivlin五参数模型。
S23、在油压减震器骨架油封的可能接触的界面上的节点之间建立接触单元，并分别定义目标单元和接触面的单元类型，并定义接触参数。
由于在该密封结构中，橡胶材料在受力下的位移和变形关系已经远远超出了线性理论的范畴，属于几何非线性的问题。另外，骨架油封的密封圈和钢质件的接触属于刚体和柔体的面-面接触的高度的非线性行为，分析中，采用罚单元法描述接触问题。在对模型进行完网格划分后,在两个可能接触的界面上的节点之间建立接触单元。并分别定义目标单元和接触面的单元类型，合理的定义接触参数，使计算易于收敛。
S24、定义边界条件，在油压减震器骨架油封与导承接触的端面上施加全约束，在活塞杆上施加初始位移以模拟过盈接触。
在一实施例中，步骤S3包括：
S31、设置大变形分析选项，对油压减震器骨架油封分析模型进行计算并分析结果，得到油压减震器骨架油封的变形云图和接触压力云图，如图5、图6和图7所示，图5为骨架油封的变形云图，设置参数为1:1，如6为骨架油封的副唇口的变形云图，图7为骨架油封的主唇口的变形云图。
S32、根据所得到的变形云图和接触压力云图得到所述油压减震器骨架油封的接触压力曲线，如图8所示。
在一实施例中，步骤S4包括：
S41、通过接触压力曲线得到活塞杆和骨架油封接触宽度上的压力分布数据；
S42、将油压减震器骨架油封的接触节点的接触压力信息中提取出来，得到油压减震器骨架油封的整体接触压力分布数据；
S43、对所得到的整个油压减震器骨架油封的接触压力分布数据进行处理，得到油压减震器骨架油封的整体压力分布曲线的多项式；
S44、对压力分布曲线的多项式在积分域上进行积分，得到油压减震器骨架油封的主唇口和副唇口的接触压力。
在一实施例中，副唇口的接触压力为：
式中，y1表示副唇口的接触压力，单位为MPa，x表示接触宽度，单位为mm，ai表示压力系数。
优选地，所述主唇口的接触压力为：
式中，y2表示主唇口的接触压力，单位为MPa，x表示接触宽度，单位为mm，aj表示压力系数。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立油压减震器骨架油封的装配模型；
S2、根据所建立的油压减震器骨架油封的装配模型建立油压减震器骨架油封的有限元模型；
S3、根据所建立的油压减震器骨架油封的有限元模型进行计算并分析结果，得到所述油压减震器骨架油封的变形情况和接触压力情况；
S4、将所得到的所述油压减震器骨架油封的变形情况和接触压力情况进行处理，以得到压力分布曲线；
S5、当所得到的压力分布曲线中，油压减震器骨架油封的径向力合理时，步骤结束，当所得到的压力分布曲线中，油压减震器骨架油封的径向力不合理时，修改油压减震器骨架油封的参数，重新执行步骤S1～S4。
2.根据权利要求1所述的仿真分析方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21、建立油压减震器骨架油封的网格模型；
S22、在所建立的网络模型中选取超弹性材料参数模型；
S23、在所述油压减震器骨架油封的可能接触的界面上的节点之间建立接触单元，并分别定义目标单元和接触面的单元类型，并定义接触参数；
S24、定义边界条件，在所述油压减震器骨架油封与导承接触的端面上施加全约束，在活塞杆上施加初始位移以模拟过盈接触。
3.根据权利要求2所述的仿真分析方法，其特征在于，所述步骤S21包括：
S211、根据油压减震器骨架油封的几何形状、材料和边界条件的特点，将所述油压减震器骨架油封的模型简化为平面轴对称模型；
S212、根据所述平面轴对称模型建立所述油压减震器骨架油封的有限元模型；
S213、对所建立的有限元模型进行网格划分，在所述油压减震器骨架油封的接触部位进行网格细化。
4.根据权利要求3所述的仿真分析方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31、设置大变形分析选项，对所述油压减震器骨架油封分析模型进行计算并分析结果，得到所述油压减震器骨架油封的变形云图和接触压力云图；
S32、根据所得到的变形云图和接触压力云图得到所述油压减震器骨架油封的接触压力曲线。
5.根据权利要求4所述的仿真分析方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
S41、通过所述接触压力曲线得到活塞杆和骨架油封接触宽度上的压力分布数据；
S42、将所述油压减震器骨架油封的接触节点的接触压力信息中提取出来，得到所述油压减震器骨架油封的整体接触压力分布数据；
S43、对所得到的整个油压减震器骨架油封的接触压力分布数据进行处理，得到所述油压减震器骨架油封的整体压力分布曲线的多项式；
S44、对所述压力分布曲线的多项式在积分域上进行积分，得到所述油压减震器骨架油封的主唇口和副唇口的接触压力。
6.根据权利要求5所述的仿真分析方法，其特征在于，所述副唇口的接触压力为：
式中，y1表示副唇口的接触压力，单位为MPa，x表示接触宽度，单位为mm，ai表示压力系数。
7.根据权利要求5所述的仿真分析方法，其特征在于，所述主唇口的接触压力为：
式中，y2表示主唇口的接触压力，单位为MPa，x表示接触宽度，单位为mm，aj表示压力系数。
8.根据权利要求2所述的仿真分析方法，其特征在于，所述步骤S22中，所述超弹性材料参数模型为Mooney-Rivlin五参数模型。
9.根据权利要求3所述的仿真分析方法，其特征在于，所述步骤S213中，采用平面高阶单元对所建立的有限元模型进行网格划分。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811136051.1A CN110991096A (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811136051.1A CN110991096A (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110991096A true CN110991096A (zh) | 2020-04-10 |
Family
ID=70059772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811136051.1A Pending CN110991096A (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110991096A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080202842A1 (en) * | 2004-10-22 | 2008-08-28 | Alper Shevket | Hydraulic traction system for vehicles |
| CN201326673Y (zh) * | 2008-11-03 | 2009-10-14 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种机车车辆油压减振器 |
| CN106224425A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-14 | 江苏大学 | 一种基于混合励磁的半主动馈能悬架减振器及其尺寸确定方法 |
| CN106644421A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-05-10 | 浙江工业大学 | 一种过盈量可控的油封径向力实验装置及其测试方法 |
-
2018
- 2018-09-28 CN CN201811136051.1A patent/CN110991096A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080202842A1 (en) * | 2004-10-22 | 2008-08-28 | Alper Shevket | Hydraulic traction system for vehicles |
| CN201326673Y (zh) * | 2008-11-03 | 2009-10-14 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种机车车辆油压减振器 |
| CN106224425A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-14 | 江苏大学 | 一种基于混合励磁的半主动馈能悬架减振器及其尺寸确定方法 |
| CN106644421A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-05-10 | 浙江工业大学 | 一种过盈量可控的油封径向力实验装置及其测试方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 宋光伟等: "考虑热物特性的油气悬挂缸理论模型研究", 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 * |
| 陈再胜: "基于有限元分析液压油泵骨架油封漏油研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
| 黄乐等: "基于ANSYS的油封径向力分析", 《润滑与密封》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Meng et al. | Finite element analysis of 4-cylinder diesel crankshaft | |
| CN109308372A (zh) | 一种轿车窗台外侧密封条装配性能的计算方法 | |
| CN110232247B (zh) | 一种基于有限元分析的阀门密封圈的优化设计方法 | |
| CN109800456A (zh) | 一种基于Ogden本构模型的排气系统包络面分析方法 | |
| CN112016230B (zh) | 开闭件密封条的有限元建模方法 | |
| CN102855348A (zh) | 一种车用橡胶减振件疲劳性能预测方法 | |
| CN110968965A (zh) | 发动机盖动态疲劳分析方法 | |
| CN110991096A (zh) | 一种油压减震器骨架油封的仿真分析方法 | |
| CN112648017B (zh) | 一种用于模拟隧道严重偏压大变形的数值方法 | |
| Wang et al. | Finite element simulation of the static characteristics of a vehicle rubber mount | |
| Sasso et al. | Structural analysis of an elastomeric bellow seal in unsteady conditions: simulations and experiments | |
| CN108763636B (zh) | 基于动力学仿真的滚筒洗衣机振动辐射噪声预测方法 | |
| CN112016231B (zh) | 开闭件密封条的有限元建模方法 | |
| Braccesi et al. | Random loads fatigue and dynamic simulation: A new procedure to evaluate the behaviour of non-linear systems | |
| CN112347671A (zh) | 一种反应堆压力容器密封结构三维数值模拟方法 | |
| CN114357649A (zh) | 一种空气涡轮起动机涡轮转子弹性支承设计优化方法 | |
| CN113704872A (zh) | 一种提高汽车板簧疲劳仿真分析效率的方法 | |
| Baecker et al. | A method to combine a tire model with a flexible rim model in a hybrid MBS/FEM simulation setup | |
| Singh et al. | Powertrain NVH CAE Predictions with Gasket Consideration | |
| KR101293982B1 (ko) | 탄성중합체의 시뮬레이션 방법 | |
| CN106528969B (zh) | 金属弹片仿真方法和装置 | |
| CN113821957B (zh) | 一种用于风电机组主机架计算的制动卡钳建模方法 | |
| CN117371120A (zh) | 一种基于子模型的行人保护弹性件模拟方法 | |
| CN108393928A (zh) | 柔性机器人机械臂接触碰撞的多刚体-有限元混合分析方法 | |
| He et al. | Constraint Condition Study of Automobile Front Side Glass Vibration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200410 |