旋转冲击载荷下组合密封的敏感参数研究

简介

在高温、三维复合运动耦合作用下冲击螺杆钻具传动轴总成密封极易失效,限制了冲击螺杆钻具的推广应用。为研究高温、高转速和往复运动耦合作用下传动轴总成密封特性及参数敏感性,定义轴与滑环形成的接触面为主密封面,O形密封圈与槽底面形成的接触面为次密封面,基于主密封面接触压力,对影响冲击螺杆钻具传动轴组合圈密封特性的相关参数进行数值仿真模拟,研究摩擦因数、O形圈直径、碳纤维含量和往复速度等参数对组合圈密封性能的影响规律。研究表明:摩擦因数增大,预压缩状态主密封面、次密封面接触压力及Mises应力增大,静密封状态主密封面及次密封面接触压力减小,滑环Mises应力增大;动密封状态下,当左、右行程摩擦因数为0.01、0.02、0.03时,接触压力波动幅度较小,当摩擦因数为0.04时波动幅度较大,推荐摩擦因数小于0.04较为合理。O形圈直径增大、碳纤维含量增大,预压缩状态主密封面、次密封面接触压力及O形圈、滑环Mises应力增大,静、动密封状态主密封面、次密封面接触压力和Mises应力增大。随往复速度的增大,右行程主密封面、次密封面接触压力平均值比左行程大,左行程接触压力呈减小趋势,而右行程相反,左、右行程接触压力均值及应力差值增大。研究结果为以后冲击螺杆钻具密封圈的选型及使用提供指导和参考。