利用ABAQUS 軟件建立活塞運(yùn)動(dòng)速度為4 m/s、介質(zhì)壓力為6 MPa、摩擦因數(shù)為0. 3 的液壓式配氣系統(tǒng)O 型密封圈有限元分析模型，分析不同往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度、預(yù)壓縮率、介質(zhì)壓力對(duì)液壓式配氣系統(tǒng)O 型密封圈動(dòng)密封特性的影響。結(jié)果表明：O 型密封圈密封面的接觸壓力隨位移的變化而產(chǎn)生波動(dòng)，接觸壓力隨介質(zhì)壓力、預(yù)壓縮率的增大呈線性增大，運(yùn)動(dòng)速度對(duì)接觸壓力影響不大，接觸壓力曲線波動(dòng)幅度隨運(yùn)動(dòng)速度、介質(zhì)壓力、預(yù)壓縮率的增大而增大；O 型密封圈與油缸之間接觸面的動(dòng)密封性能優(yōu)于O 型密封圈與活塞之間接觸面；O 型密封圈在推程時(shí)的動(dòng)密封性能優(yōu)于回程;預(yù)壓縮率小于10%時(shí)，O 型密封圈不能滿足該液壓式配氣系統(tǒng)的動(dòng)密封要求，要確保O 型密封圈的密封性，需要選擇合理的預(yù)壓縮率。

　　O 型密封圈具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆容易、密封性能良好和成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在液氣壓系統(tǒng)中。對(duì)于O 型密封圈的設(shè)計(jì)、使用，大多數(shù)情況下依賴傳統(tǒng)原則和工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。隨著社會(huì)的發(fā)展，各種流體傳動(dòng)系統(tǒng)中O 型密封圈的密封性能要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的方法已不能滿足O 型密封圈設(shè)計(jì)、使用的要求。為此，許多學(xué)者采用有限元方法對(duì)O 型密封圈進(jìn)行了相關(guān)研究。陳國(guó)定等研究了O 形密封圈在“安裝”狀態(tài)和密封流體介質(zhì)作用下的力學(xué)性能，造成密封圈撕裂損壞及材料松弛的當(dāng)量Cauchy 應(yīng)力峰值大小及位置隨密封流體介質(zhì)作用的變化情況，以及軸和密封接觸面間的接觸壓力及剪應(yīng)力分布狀態(tài)。劉溪涓等采用接觸單元法，對(duì)O 型密封圈建立了一種新的含有接觸計(jì)算的超彈性有限元模型。王偉和趙樹(shù)高研究了O 型密封圈在安裝和使用中的接觸變形、接觸寬度以及密封界面上的接觸應(yīng)力分布規(guī)律，O 型密封圈安裝過(guò)程中不同壓縮率對(duì)接觸應(yīng)力的影響，以及考慮應(yīng)力松弛過(guò)程下使用的應(yīng)力分布。孫健等人對(duì)O 型密封圈不同變形情況下的壓縮量、壓縮后施加側(cè)壓后的應(yīng)力、不同接觸界面摩擦因數(shù)情況下的變形及扭轉(zhuǎn)進(jìn)行了研究。譚晶等人研究了O 型密封圈密封結(jié)構(gòu)、參數(shù)對(duì)密封面最大接觸壓力和剪切應(yīng)力的影響。陳敏等人研究了不同位移壓縮下密封界面上的接觸壓應(yīng)力。李振濤等研究了在不同壓縮率、不同油壓時(shí)的Von Mises 應(yīng)力及密封面接觸壓力分布規(guī)律及壓縮率、油壓對(duì)O 型密封圈最大Von Mises應(yīng)力、最大接觸壓力的影響。鐘亮等人研究了預(yù)壓縮量、流體壓力、摩擦因數(shù)以及運(yùn)動(dòng)速度對(duì)O型密封圈密封性能的影響。目前對(duì)于O 型密封圈的研究主要集中在密封圈溝槽結(jié)構(gòu)參數(shù)、失效準(zhǔn)則、受壓下的變形分析、靜態(tài)接觸力的分布、可靠性分析等靜密封特性的研究上，對(duì)于動(dòng)密封特性的研究較少，對(duì)于往復(fù)高速運(yùn)動(dòng)的O 型密封圈密封特性研究就更少。O 型密封圈在往復(fù)高速運(yùn)動(dòng)條件下的工況十分復(fù)雜，導(dǎo)致了O 型密封圈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其接觸壓力變化的復(fù)雜性，所以對(duì)往復(fù)高速運(yùn)動(dòng)的O 型密封圈的動(dòng)密封特性進(jìn)行研究具有重要意義。

　　液壓式配氣系統(tǒng)中油缸的柱塞運(yùn)動(dòng)在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可高達(dá)4 m/s，系統(tǒng)油壓可高達(dá)6 MPa，密封屬于高速高壓動(dòng)密封，密封要求高。本文作者利用ABAQUS 軟件對(duì)橡膠O型密封圈在不同往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度、預(yù)壓縮率、介質(zhì)壓力下的動(dòng)密封特性進(jìn)行研究，為橡膠O 型密封圈在液壓式配氣系統(tǒng)的應(yīng)用提供借鑒。

結(jié)論

　　(1) O 型密封圈密封面的接觸壓力在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)隨位移的變化而波動(dòng)變化，運(yùn)動(dòng)速度對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中O 型密封圈密封面的接觸壓力均值影響不大，但對(duì)波動(dòng)幅度影響較大，接觸壓力波動(dòng)幅度隨運(yùn)動(dòng)速度的增大而加大；介質(zhì)壓力、預(yù)壓縮率對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程O(píng)型密封圈密封面的接觸壓力影響較大，接觸壓力隨介質(zhì)壓力、預(yù)壓縮率的增大呈線性增大，接觸壓力波動(dòng)幅度也隨介質(zhì)壓力、預(yù)壓縮率的增大而增大。

　　(2) O 型密封圈與活塞之間接觸面的接觸壓力小于O 型密封圈與油缸之間接觸面的接觸壓力，即O型密封圈與油缸之間接觸面的密封性優(yōu)于O 型密封圈與活塞之間接觸面。

　　(3) 推程時(shí)O 型密封圈密封面的接觸壓力均值比回程時(shí)大，且波動(dòng)幅度也比回程時(shí)小，即O 型密封圈在推程時(shí)的密封性優(yōu)于回程。

　　(4) 預(yù)壓縮率小于10% 時(shí)，所選O 型密封圈不能滿足活塞運(yùn)動(dòng)速度為4 m/s、介質(zhì)壓力為6 MPa、摩擦因數(shù)為0.3 的液壓式配氣系統(tǒng)的動(dòng)密封要求，要確保O 型密封圈的密封性，需要選擇合理的預(yù)壓縮率。