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O形橡胶密封圈是常用的密封元件。使用过程中,摩擦力虽然不会直接导致O形圈失效,但它是一个涉及机械动力参数的重要因素。本文针对直线往复运动过程中O形圈的摩擦力,采用有限元分析和台架试验的方法,对摩擦力的各主要影响因素进行了定量的分析。
在有限元分析平台上,建立了Mooney-Rivlin材料模型,获得了接触面上的压应力分布情况,对压应力进行积分求得了总的接触压力值,并由接触压力与摩擦力的关系计算出了摩擦力。
根据O形圈的实际应用工况自行研制了摩擦力实验台,由电机驱动带动齿轮齿条传动,从而产生轴向往复运动,用高精度s型传感器测量摩擦力值,单片机作模数转换,通过串口同主机实现通讯,经LabVIEW软件采集数据,对摩擦力进行分析和处理。
有限元分析与实验台测量的结合运用能更有效地保证研究的可靠性。最后采用回归分析方法,提出了经验计算公式,对所有影响因素与摩擦力的关系进行了总结:O形圈的截面直径、内径、硬度、压缩率及运动速度之间存在幂指数的函数关系。与前人的研究结果相比,本文选取了更多的实验因素和水平,并使用了虚拟分析的方法,拓宽了试验空间的范围,为O形圈相关结构的力学分析及重要场合下的正确选用提供依据。