润滑与密封

作者：吴泽兵，寇婷，程宇瑶，王志恒，王少飞

单位：西安石油大学机械工程学院,,西安石油大学机械工程学院,,西安石油大学机械工程学院,,西安石油大学机械工程学院,,西安石油大学机械工程学院,

关键词：轴承密封;牙轮偏转;O 形密封圈;密封性能;应力集中

基金：国家油气钻井装备工程技术研究中心基金项目 （Z20257）；陕西省重点研发计划项目 （2022KW-10）

在实际钻井过程中，牙轮钻头的偏转现象难以避免，这使得其密封系统中的 O 形密封圈所受载荷常处于非 均匀且不对称的状态，从而增加了密封圈因挤出而失效的风险。为研究牙轮钻头轴承不对中工况对密封性能的影响， 通过建立密封结构的二维与三维有限元模型，借助有限元分析软件 WORKBENCH，对无偏转、正向偏转及负向偏转条 件下 O 形密封圈的密封性能进行仿真分析，并对比其受力特性。研究结果表明：在正向偏转工况下，随着偏转角度的 增加，密封圈上部间隙逐渐减小，下部间隙相应增大，等效应力呈上升趋势，而接触压力则有所下降；负向偏转下的 变化趋势则呈现相反特征。尽管在偏转状态下 O 形密封圈仍具备一定的密封能力，但其内部已出现明显的应力集中现 象，可能加速密封件的疲劳失效过程。在偏转工况下，二维模型所反映的等效应力显著高于三维模型，说明在该类工 况中采用三维模型更能准确揭示 O 形密封圈性能的变化规律。

来源：2026年第3期

《润滑与密封》期刊编辑部

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