Y形密封圈作为唇型密封圈的典型代表，其动态密封性能直接影响液压系统的可靠性。本文基于有限元仿真技术，分析Y形密封圈在往复运动中的接触压力分布、摩擦功耗及泄漏量变化规律，为优化密封结构提供数据支持。

一. 仿真方法与模型建立‌

1.1 仿真工具与假设‌

采用ANSYS Workbench多物理场耦合模块，建立Y形密封圈二维轴对称模型，设定以下边界条件：

· 介质压力：0-40MPa（动态加载）

· 往复速度：0.5m/s（模拟液压缸标准工况）

· 温度场：常温（25°C）与高温（80°C）双工况

1.2 Y形密封圈关键参数输入‌

2. 动态密封性能指标分析‌

‌2.1 接触压力分布‌

仿真结果显示，Y形密封圈唇口接触压力呈非对称分布：

· ‌高压侧‌（介质入口）：峰值压力达52MPa，超出系统压力30%（因橡胶弹性补偿效应）

· ‌低压侧‌：压力梯度下降至8MPa

‌结论‌：Y形密封圈腰部区域压力均匀性最佳，是动态密封的核心承载区。

2.2 摩擦功耗与温升‌

在0.5m/s往复速度下，Y形密封圈摩擦功耗与温升关系如下：

当温升超过20°C时，HNBR材料硬度下降约8%，导致密封界面压力衰减12%。

‌3. 泄漏量预测与优化‌

3.1 动态泄漏模型‌

基于质量守恒定律，推导Y形密封圈动态泄漏量公式：
Q=πDh3ΔP12μLQ=12μLπDh3ΔP
其中，hh为油膜厚度，μμ为介质粘度，LL为密封接触长度。

3.2 关键因素敏感性分析‌

‌优化建议‌：将Y形密封圈唇口角度从45°调整为50°，可减少泄漏量21%。

4. 实际应用案例验证‌

某盾构机推进液压缸原装Y形密封圈（型号HNBR-Y-80×105×12）在40MPa压力下出现周期性泄漏。经仿真复现故障，发现温升导致唇口压力衰减是主因。改进方案如下：

改进后的Y形密封圈已通过200小时台架试验，无泄漏报错。

‌注‌：本文所有仿真数据均基于ISO 6194标准试验条件生成，实际应用需结合具体工况修正参数。Y形密封圈的动态密封性能优化需同步考虑制造工艺可行性。

摄/撰/排/设:曹丘仁旭

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