橡膠“O”形密封圈結(jié)構(gòu)參數(shù)和失效準(zhǔn)則研究_圖文

1、 維普資訊 年 月 固體 火箭技術(shù) 第 卷 密封圈失效。所 以， 最大接觸壓應(yīng)力是 失效 準(zhǔn)則和失 結(jié) 論 效判據(jù)的首要條件 ， 即保證密封滿足 ： （） 通過有限元計(jì)算可知 ， 在橡膠“ ” 形密封圈和 上下法蘭接觸的中心位置產(chǎn)生最大的接觸壓應(yīng)力 ； 在 其 中， 接觸應(yīng)力由邊界條件決定 ， 這與預(yù)壓縮應(yīng)力 密封槽槽 口的轉(zhuǎn)角位置產(chǎn)生最大的剪切應(yīng)力。 和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作內(nèi)壓有關(guān)?？杀硎境?： （） 分析 了上 下 法 蘭張 開 間 隙 、 始?jí)?縮 率 、 封 初 密 槽槽 倒角半徑和溝槽寬度等典型參數(shù)對密封性能的 是工作應(yīng)力和接觸應(yīng)力 的線性 比例 ， 取決 于泊 影響。有限元計(jì)算結(jié)果表 明，

2、 上下法蘭張開 間隙和密 松 比 。 ， 。 一般 與橡膠材料 、 截面形狀 、 壓縮 封圈的初始?jí)嚎s率對最大接觸壓 應(yīng)力 的影響較大 ， 而 量和內(nèi)壓有關(guān) ， 可寫成 ： （， ） 占 合并 式 （ ）一式 （ ） ： 得 占 ） 。 一 （ ， （ ） （） （ ） （） （） 十印 （） 密封槽槽 口處倒角半徑對剪切應(yīng)力影響明顯。綜合考 （） 慮各 因素町優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ， 如所用密封模 型可選 取 ， ， ， ： ，： 作為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)。 通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得到系數(shù)， 由式（ ） 可得滿足 密 （） 通過 密封結(jié) 構(gòu)的三維有 限元分析 ， 出密封 提 封的最小初始?jí)嚎s率 。利用計(jì)算結(jié)果繪

3、 出該發(fā)動(dòng)機(jī)的 結(jié)構(gòu) 的擬 三維 模 型 ， 并進(jìn) 行對 比分 析 ， 成 了二 維軸 對 完 最大接觸應(yīng)力與內(nèi)壓的關(guān)系曲線 （ ） 圖 。從圖 可 稱模 型 的 維 修正 ： 最小 間 隙作 為設(shè) 計(jì) 間 隙時(shí) ， 采用 可 知， 該型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的 。 曲線 采用二維軸對稱模型進(jìn)行 固體火箭 發(fā)動(dòng)機(jī)密封結(jié)構(gòu)設(shè) 。 ， ： ， 上每點(diǎn)都滿足式 （ ） 。 計(jì)。 （） 在結(jié)構(gòu)參數(shù) 分析的基礎(chǔ)上 ， 對失效模式 和失 效 準(zhǔn)則進(jìn) 行 了討 論 ， 出 了最 大 接觸 應(yīng) 力 和 剪 切應(yīng) 力 給 失效 準(zhǔn)則 。 （） 建立了“ ” 形圈密封結(jié)構(gòu)的有限元設(shè)計(jì)框架 ， 但對考慮溫度和時(shí)間效應(yīng)的松 弛、

4、蠕變 和回彈等問題 的深 入研 究 尚未包 含 ， 還需 進(jìn)行 后續(xù)研 究 。 參考 文獻(xiàn) ： ， ， ， ： 圖 “ 形圈最大接觸應(yīng)力與內(nèi)壓關(guān)系 曲線 ” 。 “ ” 陳汝訓(xùn) 固體 發(fā)動(dòng) 機(jī) 的密 封 問題 強(qiáng) 度與環(huán)境 ， ， （） ： 左正興 ， 日東 柴 油機(jī)橡膠 密封 圈的有 限元 分析 廖 （） 剪切應(yīng) 力準(zhǔn)則 內(nèi)燃機(jī)工程 。 （ ） ， ： 任全彬 膠 形 圈的變 形及 應(yīng)力分 析 航 空動(dòng)力學(xué) 橡 報(bào) ， （ ） ， ： ， 用有限元計(jì)算得到在密封槽槽 口轉(zhuǎn)角處剪切應(yīng)力 最大， 且此應(yīng)力為 數(shù)量級(jí)。如果該 應(yīng)力超過橡膠 材料剪切強(qiáng)度時(shí)， 則密封圈在此位置被撕裂 ， 甚至可能 會(huì)被剪斷， 造成密封圈失效。實(shí)際固體 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)做 靜 水壓 力實(shí)驗(yàn) 時(shí) ， 工作 壓力 狀 況 下 密 封 槽槽 口轉(zhuǎn) 角 在 處產(chǎn)生 一道很 深 的 溝槽 。所 以 ， 剪 切應(yīng) 力引起 的 密 對 【 ， ： 封失效也要著重考慮 。 保證密封下的剪切應(yīng)力滿足 ： 式中 應(yīng)力 ； 。為橡膠 材料 的許 用抗 剪強(qiáng) 度 。 ， （） 為橡膠 “ 形 密 封 圈在 工況 下