不同溫度下主軸復合密封結(jié)構靜動態(tài)數(shù)值模擬研究.pdf

1、航天器中密封結(jié)構形式多樣,且多工作于苛刻環(huán)境、用于關鍵部位,其密封性能直接影響航天器的發(fā)射和運轉(zhuǎn)。本文對某型號航天器中兩種運動形式的主軸(往復軸、旋轉(zhuǎn)軸)橡塑復合密封結(jié)構進行數(shù)值模擬,分別研究其常溫20℃、低溫-40℃和高溫120℃三種溫度下,復合密封件安裝、壓力下軸靜態(tài)、壓力下軸動態(tài)時的密封性能。兩種復合密封件均由橡膠材料輔助密封件和填充聚四氟乙烯材料主密封件組成。對不同溫度下各種工況進行數(shù)值模擬研究,可以全面掌握兩種結(jié)構的密封性能,

2、預測易損部位,提高密封可靠性。
　　本文首先分析了流體靜、動態(tài)密封原理,介紹了聚四氟乙烯和橡膠材料的性能特點。由于橡膠材料的特殊性,其力學特性不能簡單用彈性模量和泊松比來表征,故本文對其本構模型及試驗建立方法進行了討論,同時在不同溫度下進行力學性能試驗獲取材料應力應變數(shù)據(jù),利用 MARC軟件擬合得到不同溫度下橡膠材料的本構方程。
　　分別建立了往復軸和旋轉(zhuǎn)軸復合密封結(jié)構靜、動態(tài)下的非線性有限元模型,對該兩種復合密封件在不同溫

3、度下的靜、動態(tài)密封性能進行數(shù)值模擬研究,在獲得各自的位移、變形、應力場分布的基礎上,分別全面探究了溫度變化和軸運動對兩種結(jié)構靜、動態(tài)工作性能的影響及規(guī)律,確定了系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)。并對往復軸復合密封件常溫安裝下的接觸應力進行了實驗驗證。
　　分別分析了兩種復合密封結(jié)構決定動密封性能的關鍵因素;并通過逆解雷諾方程,獲得了往復軸復合密封結(jié)構中動密封區(qū)上決定泄漏量的關鍵點上油膜厚度,從理論上計算了泄漏量。
　　最后,分別模擬研究了工況條