[发明专利]橡胶密封圈的贮存寿命优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及弹性器件的寿命试验与评估技术领域，特别是涉及一种橡胶密封圈的贮存寿命优化设计方法。

背景技术

橡胶圈密封圈是一种截面形状为圆形的橡胶圈。橡胶密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密封件。橡胶密封圈有良好的密封性能，既可用于静密封，也可用于动密封中；不仅可单独使用，而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的使用范围很宽，如果材料选择得当，可以满足各种介质和各种运动条件的要求。

目前在橡胶密封的工程应用中，密封性能设计工作及寿命分析工作还不能够很好地结合、协调进行。密封圈性能设计与寿命分析工作存在两张皮的现象，具体表现在：在橡胶密封设计中，设计师只是从性能设计的角度给出了橡胶密封圈大致的压缩率范围，而没有考虑到橡胶老化对密封圈寿命的影响问题；同时，在橡胶密封圈贮存寿命评估工作中，可靠性工程师进行了大量的橡胶密封圈的老化试验，但却不能利用试验结果准确的预测密封圈的寿命。这一方面是由于各个试验选取的密封圈失效判据差别很大，直接影响了寿命评估结果；另一方面是由于在密封圈设计过程中，压缩率的选取标准差别很大，而压缩率对橡胶密封圈的寿命影响很大，故很难将某一压缩率下的试验结果应用在实际的工程情况下。

橡胶密封圈的贮存寿命不仅仅取决于橡胶的老化性能，也同样取决于橡胶密封结构的设计是否可靠、合理。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种橡胶密封圈的贮存寿命优化设计方法，以得到真实可信的且具有很高参考价值的橡胶密封圈贮存寿命。

基于上述目的，本发明提供的橡胶密封圈的贮存寿命优化设计方法包括以下步骤：

在不同安装压缩率以及不同温度下，对橡胶试件进行加速老化试验，分别得到不同安装压缩率以及不同温度下橡胶试件的变形率与老化时间τ的试验曲线；

根据所述加速老化试验曲线，采用最小二乘法分别确定在不同安装压缩率以及不同温度下公式P＝Ae^-Kτ或者中的常数A、性能变化速率常数K和/或常数α；

根据得到的不同温度下的K值，采用最小二乘法分别确定在不同安装压缩率下公式K＝Ze^-ΔE/RT中的Z和ΔE/R，其中Z为频率因子，ΔE为激活能，R为气体常数；计算不同安装压缩率下贮存温度为T_s时的性能变化速率常数K的平均值其中，a₁＝lnZ，b₁＝-ΔE/R；

计算不同安装压缩率下贮存温度为T_s时的A_s值；

计算不同安装压缩率下贮存寿命特征参数的平均值

将不同安装压缩率下计算得到的α值、A_s值、值和K_s值分别代入公式中，得到不同安装压缩率下的老化时间τ。

可选地，计算贮存温度为T_s时的性能变化速率常数的上限值其中S_γ通过以下步骤计算得到：

令X₁＝1/T，Y₁＝lnK，a₁＝lnZ，b₁＝-ΔE/R，用最小二乘法求系数a₁、b₁和相关系数r₁；