发动机矢量推力作动器采用燃油作为传动介质,燃油的低黏度将使作动器密封接触面处于不良润滑条件,密封件摩擦磨损问题突出。针对燃油介质作动器不同压力、作动速度及油液温度的工作环境,建立往复密封热弹流混合润滑数值仿真模型,分析往复密封接触面摩擦热效应对油膜行为的影响,确定热分析边界条件,计算密封系统的瞬态温度分布。根据热分析结果,对油液黏度及密封区域内的油膜厚度进行修正,考虑密封件润滑条件探究摩擦热效应对密封性能与磨损特性的作用机理,分析不同工况条件对油膜厚度、摩擦力和磨损深度分布的影响,为设计高性能航空密封件奠定理论基础。

气动密封广泛应用于往复驱动机构中,其中摩擦力和泄漏量是评估密封性能的主要指标。使用弹流润滑理论建立气动往复Y形密封圈的数值分析模型,该模型耦合了流体力学、接触力学、微观变形。通过数值迭代求解获取密封区域内的油膜厚度、油膜压力和粗糙峰接触压力分布,以及单个行程内的流量和活塞杆表面的摩擦力。分析了Y形密封圈在不同气动条件下的弹流润滑特征以及密封性能。结果表明,增大密封压力会导致摩擦力和反向泵回率的增加,增大往复速度有利于减小泄漏量。

针对深海单、双边受压工况,通过有限元方法研究不同海深压力和压缩量对往复密封静态特性的影响,探究可能发生密封失效的危险区域。建立与接触应力、接触长度及密封压力相关的综合性指标平均裕度值,分析平均裕度值随海深压力的变化规律,单边受压时平均裕度值在40 MPa左右达到峰值,双边受压时随海深压力增加而减少,两种工况的平均裕度值均在最高海深压力时最低。因此,根据两种工况在120 MPa时密封压缩量与平均裕度值的对应关系,结合试验研究压缩量对密封可靠性的影响,进而得到满足全海深作业要求的设计平均裕度值不小于4.38 MPa,密封压缩量不小于0.4 mm。该往复密封结构应用于“奋斗者”号全海深载人潜水器可调压载装置,经过万米海试验证密封性能可靠。

根据《用于评估液压往复密封应用的标准试验方法》设计往复密封标准试验台,能够对不同类型的密封环进行整环测试;对不同工况下的丁腈橡胶O形圈进行实验研究,并与工程解进行比较和分析,结果具有较好的一致性。结果表明丁腈橡胶的力-位移响应滞后性很明显;同样的工况条件下,润滑油的润滑与减摩效果优于去离子水;在小压差范围内,随压力增加,摩擦力基本呈线性增加;随往复速度增加,摩擦力会逐渐增大,但增长率会逐渐变小,直至滑动摩擦力达到稳定值。

阐述了产品功能分析法、TRIZ理论的最终理想解和物场分析方法,建立了基于TRIZ理论和功能分析的产品创新设计流程。该流程将产品的创新设计分为产品功能分析、抽象理想解,构建系统物场模型和解决问题功能模型几个阶段,指导设计人员从产品的功能出发,快速实现产品的创新设计。并以液压缸往复密封为例,说明该流程的有效性。

格莱圈主要用于液压缸活塞的往复密封,为分析工作温度对格莱圈密封性能的影响规律,利用ANSYS对其进行数值仿真。结果表明:主密封面上的接触压力随着工作温度升高而逐渐增大;最大von-Mises应力和最大剪切应力都随着工作温度升高逐渐降低,且外行程阶段的应力值最大。因此,应着重分析格莱圈在最低工作温度条件下外行程阶段的密封性能。

该文简要介绍了往复动密封的密封机理，定性地分析了影响密封性能的相关参量。利用ANSYs分析软件对航空作动器VL密封圈进行分析，得出不同密封介质压力下的唇口接触压力分布曲线。通过对比不同密封介质压力条件下的曲线变化，发现密封介质压力对密封唇口接触区接触压力分布有很大的影响。压力越大，密封唇接触宽度越大，接触压力曲线在靠近密封流体侧变化越陡，更接近往复密封三角形接触压力分布图，有利于实现往复密封的零泄漏甚至负泄漏。证实了VL型密封圈可以应用在重要的往复密封环境，并且可以实现高压下自动补偿密封功能。

为研究往复密封轴用Y形密封圈在静、动密封工作时的密封性能,利用有限元软件ABAQUS建立了Y形密封圈二维轴对称有限元模型,讨论了工作压力、密封间隙、往复运动速度、摩擦系数对其密封性能的影响。结果表明：静密封工作时,Y形密封圈内部应力基本呈对称分布;动密封工作时,Y形密封圈内唇侧应力明显大于外唇侧应力,外行程应力变化波动幅度大于内行程相应应力变化波动幅度,外行程更易引起密封圈失效;Y形密封圈根部、上端开口处、内唇唇口、密封圈与活塞轴接触区域较易发生失效;Y形密封圈最大接触应力均大于相应工作压力,具有较好的密封性能;往复运动速度对最大Von Mises应力影响较小;工作压力、密封间隙、摩擦系数对最大剪切应力影响较大。

利用ANSYSWorkbench软件,建立航空液压作动器中一种常用的"O形圈+矩形滑环"组合密封件的有限元模型,研究密封件在不同压合量、温度和油压等条件下的泄漏量和摩擦力。结果表明:随压合量的增大或者温度的升高,密封圈泄漏量减小,但摩擦力增大;随油压的增大,密封圈泄漏量和摩擦力都增大;不同压合量、温度和油压条件下,活塞杆伸出时的摩擦力总是大于缩回时的。通过改变矩形滑块的结构,对组合密封件的密封性能进行优化。优化结果显示,合理地选取油液侧接触角和空气侧接触角能够明显降低泄漏量.

本文利用ABAQUS流体压力渗透载荷的加载方法对航空作动器VL密封圈进行有限元仿真分析，该方法通过对有流体穿过的两表面定义压力渗透接触对，可以自动寻找流体压力加载过程中接触与分离的临界点。