基于正向设计的V型弹簧蓄能密封圈及其构建方法与流程

本发明属于橡胶密封件设计，具体涉及一种基于正向设计的v型弹簧蓄能密封圈及其构建方法。

背景技术：

1、在密封技术领域，尤其是高性能密封圈的设计和制造，一直是实现高效机械系统的关键挑战。密封圈的主要功能是防止液体或气体的泄露，并保护机械部件免受环境因素的影响。虽然密封技术已取得一定进展，但在特定的高性能和复杂应用场景下，现有技术仍面临着显著的局限性。

2、目前，组合密封圈的设计往往依赖于传统的方法论，这些方法通常缺乏对复杂工作条件下性能需求的全面考虑。例如，传统设计可能未能充分考虑材料的选择、结构的优化和工作环境的特殊要求。此外，这些设计方法往往高度依赖于经验和试错，而不是系统性的工程分析，导致在复杂或极端工作条件下的性能不稳定和可靠性问题。

3、在公开的专利和文献中，关于组合密封圈尤其是那些适用于苛刻工况的先进设计方法的信息相对缺乏。这种情况限制了新技术的发展和创新，尤其是在需要高度定制化和特定应用的场景中。

4、此外，当前市场上的密封圈产品在耐磨损性、使用寿命和适应复杂工况的能力方面仍有提升空间。随着工业应用对密封性能要求的提高，以及对更长使用寿命和更高可靠性的需求，对密封技术的改进和创新变得越发重要。

5、因此，密封技术领域迫切需要一种新的设计方法，能够更好地适应复杂的工作环境，提高密封圈的耐用性和可靠性，从而满足日益严苛的工业应用需求。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于正向设计的v型弹簧蓄能密封圈及其构建方法，旨在解决现有技术中密封圈在复杂工况下的性能不稳定和设计效率低下的问题。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

3、基于正向设计的v型弹簧蓄能密封圈的构建方法，包括以下步骤：

4、a.根据特定应用的使用工况、装配活塞杆结构、液压缸筒结构，构建v型弹簧蓄能密封圈的装配沟槽结构模型；

5、b.根据特定应用的工作介质、压力、运动速度、使用温度和寿命，给定初始过盈量，构建v型弹簧蓄能密封圈的结构参数模型；

6、c.分别采集v型弹簧蓄能密封圈所使用的弹簧材料本构参数和夹套材料本构参数；

7、d.利用计算分析方法，输入装配沟槽结构模型、弹簧材料本构参数、夹套材料本构参数和结构参数模型，加载包括流体介质、压力、温度的实际工况参数，计算v型弹簧蓄能密封圈密封唇口与接触面的接触应力，确认v型弹簧蓄能密封圈是否满足预定的密封性能要求；若满足预定的密封性能要求，进入下一步；若不满足预定的密封性能要求，返回步骤b，进行结构参数模型的优化，直至满足预定的密封性能要求；

8、e.确认满足预定的密封性能要求后，加工若干v型弹簧蓄能密封圈进行试验；

9、f.将加工完成的若干v型弹簧蓄能密封圈安装于测试工装进行测试，以考核v型弹簧蓄能密封圈是否满足真实使用工况；若不满足真实使用工况，返回步骤a、步骤b、步骤c，进行相应的优化直至满足真实使用工况要求；

10、g.确认v型弹簧蓄能密封圈满足真实使用工况要求，完成构建。

11、进一步的，步骤b中结构参数模型的构建包括对v型弹簧蓄能密封圈的内径、外径、高度和过盈量进行计算和优化。

12、进一步的，步骤c中的弹簧材料本构参数和夹套材料本构参数的采集包括采集材料的模量、泊松比、耐磨性、热导率和膨胀系数。

13、进一步的，步骤e中的v型弹簧蓄能密封圈加工试验数量不少于5件。

14、另一个方面，本发明提供一种通过上述构建方法构建的v型弹簧蓄能密封圈，包括夹套和设置在夹套内的弹簧；

15、所述夹套整体为闭环结构，由耐磨性材料制成；所述夹套的截面为v形，设置有内腔以容纳所述弹簧；

16、所述弹簧整体为闭环结构，截面为v型以与夹套内腔相适应。

17、进一步的，所述夹套的耐磨性材料包括聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯或聚酰亚胺及其相关有机或无机改性材料等。

18、进一步的，所述弹簧由不锈钢、钛合金或碳钢制成。

19、第三个方面，本发明提供一种电子设备，所述设备包括：处理器和存储器；

20、所述存储器用于存储一个或多个程序指令；

21、所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行上述一种基于正向设计的v型弹簧蓄能密封圈的构建方法的步骤。

22、第四个方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于正向设计的v型弹簧蓄能密封圈的构建方法的步骤。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

24、本发明提供了一种基于正向设计的v型弹簧蓄能密封圈构建方法，该方法彻底系统化了设计流程，并通过综合分析和实验考核相结合，显著提升了设计的精确性和效率。此方法能够确保关键设计指标精准地满足客户特定的工况要求，同时降低了对设计人员经验的依赖。通过建立装配沟槽模型和结构参数模型，以及对材料本构参数的精确采集，本方法既能满足密封圈设计的标准化需求，也支持高度定制化，适应各种特殊的应用场景。此外，该方法还包括了厂内考核试验，使得设计更加符合实际应用的工程化标准。本发明还特别包含了一个迭代优化流程，若设计过程中发现密封圈未能满足预定的性能要求，可返回至特定设计阶段进行结构参数的优化，直至满足所有使用工况的要求，从而有效提升产品的可靠性和性能。

25、本发明构建方法构建的v型弹簧蓄能密封圈，利用弹簧与特种聚四氟乙烯材料的结合，实现了优异的密封效果；这种结构特别适用于活塞或活塞杆等往复运动机构，并能适应复杂和苛刻的工作环境；弹簧的高弹性与夹套材料的耐介质、耐磨性、耐高低温以及低摩擦系数等特性的结合，为产品提供了出色的耐磨损性、长期使用寿命和高度的安全可靠性；本发明密封圈的设计不仅适用于特定密封应用，而且具有广泛的应用潜力，可根据不同需求进行调整和适用，从而在多种工业应用中发挥关键作用。

26、当然地，实施本发明的各技术方案并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.基于正向设计的v型弹簧蓄能密封圈的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤b中结构参数模型的构建包括对v型弹簧蓄能密封圈的内径、外径、高度和过盈量进行计算和优化。

3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤c中的弹簧材料本构参数和夹套材料本构参数的采集包括采集材料的模量、泊松比、耐磨性、热导率和膨胀系数。

4.根据权利要求1所述构建方法，其特征在于，步骤e中的v型弹簧蓄能密封圈加工试验数量不少于5件。

5.根据权利要求1至4任意一项所述构建方法，其特征在于，构建的v型弹簧蓄能密封圈包括夹套和设置在夹套内的弹簧；

6.根据权利要求5所述构建方法，其特征在于，所述夹套的耐磨性材料包括聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯或聚酰亚胺。

7.根据权利要求5所述构建方法，其特征在于，所述弹簧由不锈钢、钛合金或碳钢制成。

8.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：处理器和存储器；

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的一种基于正向设计的v型弹簧蓄能密封圈的构建方法的步骤。

技术总结
本发明涉及本发明涉及一种基于正向设计的V型弹簧蓄能密封圈及其构建方法。该构建方法首先根据使用工况，选择或设计合适的装配沟槽结构模型；接着，基于工作介质、压力、速度等参数，确定V型弹簧蓄能密封圈的结构参数模型；然后，采集弹簧及夹套材料的本构参数；通过分析方法，综合上述模型和参数，计算并验证密封圈的接触应力，以确保满足密封要求；在确认设计满足要求后，加工并测试样品，以考核其是否适应所有使用工况；最终，经过试验考核通过的密封圈设计将被固化并用于实际应用。本发明能够提高设计精确度和效率，降低依赖设计人员经验，增强密封圈的适应性和可靠性，特别适用于在复杂工况下保持高效密封性能的应用场景。

技术研发人员：王岚,段栋,赵云飞,寇勋,李晓强,张亚强,王娇,刘钧,朱桐玉,申迎军,王增辉,刘宇航,门瑞光,廖晓东
受保护的技术使用者：西北橡胶塑料研究设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25