【摘 要】
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液压支架作为现代煤矿开采中的主要关键设备,其主要作用是在综采工作面中起到人员和采运设备的安全保障作用。液压支架的支撑和所有动作的执行均由各种以乳化液为介质的液压油缸完成,油缸内配合面之间密封圈的损伤会导致密封功能的失效,进而引起油缸的串液和泄漏,造成整个液压支架功能的失效。对密封圈损伤及失效机理的研究对提高井下液压支架密封可靠性具有重要意义。本文以液压支架活塞杆用蕾型密封圈为研究对象,对液压油缸乳
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液压支架作为现代煤矿开采中的主要关键设备,其主要作用是在综采工作面中起到人员和采运设备的安全保障作用。液压支架的支撑和所有动作的执行均由各种以乳化液为介质的液压油缸完成,油缸内配合面之间密封圈的损伤会导致密封功能的失效,进而引起油缸的串液和泄漏,造成整个液压支架功能的失效。对密封圈损伤及失效机理的研究对提高井下液压支架密封可靠性具有重要意义。本文以液压支架活塞杆用蕾型密封圈为研究对象,对液压油缸乳化液介质中颗粒物对蕾型密封圈造成的裂纹扩展损伤进行了深入研究。选取Mooney-Rivlin模型描述蕾型密封圈橡胶材料的非线性特质,并通过单轴拉伸实验获得了材料力学参数。运用ANSYS有限元软件对蕾型密封圈有颗粒物和无颗粒物模型进行了数值模拟,结果表明:在无颗粒物模型中,蕾型密封圈应力最大处为其与活塞杆接触的中间区域;在有颗粒物模型中在接触区域下方时接触应力较大,更易使蕾型密封圈发生破坏产生裂纹。提取蕾型密封圈与活塞杆间的接触应力作为裂纹扩展的边界条件。运用Abaqus扩展有限元法对蕾型密封圈裂纹扩展机理及密封性能进行研究,分析表明:预制裂纹长度、角度会对密封圈裂纹扩展长度、扩展角度、扩展路径等造成影响,预制裂纹长度越长,裂纹扩展长度越长,越大的预制裂纹角度将越可能造成蕾型密封圈出现更多的裂缝,更加容易出现密封失效现象。最后对裂纹扩展结束后不同预制裂纹长度的蕾型密封圈进行了密封性能分析,结果表明:不同长度预制裂纹模型裂纹扩展后密封性能不同。当预制裂纹长度较小时,蕾型密封圈最大接触应力大于乳化液介质压力,密封圈密封性能良好;当预制裂纹长度较大时密封失效。
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