为克服现有连续掘进技术的不足,提出一种包含铰接滑筒结构的盾构,相较于常规盾构,该机型需要一套可靠的、长距离、高负荷的大直径往复直线动密封结构。为验证往复直线动密封结构的稳定性和可靠性,开展铰接滑筒动密封的仿真分析和模拟试验。仿真分析结果说明,试验台第1道聚氨酯鼓形双向密封在预设的初始压缩率条件下,极限承压能力为0.45 MPa。通过试验模拟不同介质环境,试验加压0.5 MPa,往复运动累计测试长度超过4000 m,试验结果表明,1道聚氨酯鼓形双向密封加3道填料密封结构的可靠性、耐用性满足要求。

直线动密封是水下直线往复作业装备的关键技术之一,其性能决定着系统的静动态性能、可靠性及寿命等。以格莱圈为研究对象,建立了其物理模型,研究预压缩率及工作压力对最大米塞斯应力的影响。搭建了直线动密封特性试验平台,研究了在不同运动速度、不同单/双侧密封压力下的格莱圈摩擦力特性。结果表明(1)工作压力及预压缩率对格莱圈最大米塞斯应力有较大影响,最大米塞斯应力随预压缩率及工作压力的增加而增大;(2)在工作压力一定时,格莱圈摩擦力随往复运动速度的增加而减小;在运动速度一定时,摩擦力随工作压力的增加而增大;(3)格莱圈两侧受压时的最大米塞斯应力、摩擦力均小于单侧受压时的工况。研究成果为水下往复作业装备的直线动密封的分析与设计提供依据。