斯特林發(fā)動機活塞桿帽式密封性能相關問題研究.pdf

1、斯特林發(fā)動機對密封的可靠性要求極高，其密封性能的好壞直接影響到整體系統(tǒng)的性能。本文研究的組合式帽式密封結構是斯特林發(fā)動機活塞桿的動密封裝置，要求其在一定工質壓力范圍內均能保持良好的密封性能。對此組合帽式密封結構從影響其密封性能的主要因素進行了分析，并在不同的工作環(huán)境下的工作狀態(tài)進行了有限元模擬研究，同時在已搭建的斯特林發(fā)動機活塞桿密封試驗臺進行帽式密封性能試驗，可以全面分析該帽式密封結構的密封性能并發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，對提高密封可靠性具有重要

2、的意義，為斯特林發(fā)動機實際操作提供了參考。
　　 本文首先從帽式密封動密封機理、磨損機理、預緊力等主要影響因素對其密封性能和摩擦磨損規(guī)律進行理論分析。得出帽式密封磨損機理屬剝層磨損，當橡膠O形圈在一定的徑向過盈量時，作用在密封環(huán)與橡膠圈接觸面的最大接觸應力遠大于工質壓力，有效地保證了帽式密封裝置的密封性能。
　　 其次，文章同時也分析了填充聚四氟乙烯和橡膠的材料特性，由于橡膠屬于超彈材料，其彈性模量不能簡單地被描述，本文

3、通過實驗獲得了斯特林機活塞桿帽式密封所用的ST-M1氟橡膠的應力應變數(shù)據(jù)，并利用ANSYS軟件擬合得到此橡膠的本構方程。
　　 再次，建立了組合帽式密封結構的有限元模型，分別對安裝狀態(tài)和有工質壓力環(huán)境下的帽式密封結構進行了數(shù)值模擬研究，獲得了位移場、應力場分布及變形情況，全面分析了組合帽式密封結構在不同工質壓力下的密封性能，繪制了主密封面隨工況的變化曲線，為斯特林機實際運用中既要提高密封性能，又要減少磨損量的要求提供了指導。