本文简述了井下工具O形圈密封原理和密封失效与密封间隙的关系,通过对O形圈密封槽选型和孔轴配合精度进行分析,提出了对高温高压井井下工具O形圈密封机构选型设计方法。

以某潜水器大型舱段连接处使用的三角密封结构为研究对象,建立O形圈与三角形沟槽接触的非线性有限元分析模型,仿真分析三角密封结构的橡胶材料硬度、O形圈内径、沟槽倒角尺寸、沟槽圆角尺寸对密封性能的影响规律。结果表明:橡胶材料硬度、沟槽倒角尺寸对密封性能影响较大,O形圈内径与沟槽圆角尺寸对密封性能影响较小;随着橡胶材料硬度的增加,O形圈密封能力增强,但在相同液体压力条件下,橡胶材料硬度越大O形圈应力越高,增大了O形圈被破坏的可能性,因此,在保证密封性能的前提下,要尽可能选取硬度小的O形圈;随着沟槽倒角尺寸的增加,O形圈的密封性能不断下降,同时应力水平也逐渐降低,因此,设计沟槽倒角尺寸时,在保证密封性能的前提下,要尽可能选取大的倒角尺寸。

针对石油钻采过程中牙轮钻头密封易失效的问题,在ANSYS Workbench软件中建立单金属密封模型并进行有限元分析,研究其预装配以及环境压力2个载荷步下的整体密封状态。分析不同环境压力、装配位移、O形圈硬度、静环尺寸等重要参数对动密封面以及橡胶圈表面接触压力的影响。数值模拟结果表明:动密封面接触压力呈线性分布,保证了良好的内外压差;橡胶圈两侧接触压力为33 MPa,支撑环处接触压力达到37 MPa,满足密封要求。为改善静环外侧易磨损导致密封失效的问题,对静环和支撑环结构进行创新,增加O形圈与支撑环之间的接触面积。结果表明:新结构的动密封面接触压力呈矩形分布,在保证了密封效果的前提下解决了静环易变形磨损的问题;静环支撑环之间的接触压力由37 MPa提高至55 MPa,同时增加了静环底部接触面的接触压力,有效地提高了单金属的密封性能...

论述了O形圈的密封原理、设计原则、压力与摩擦力矩,压力与泄漏量之间的关系,并将它们成功地应用于浮动端面密封系统的设计中。

在深海高压、低温环境下O形橡胶圈自身会发生一定量的变形,对其密封性能产生影响.为了确认深海环境下O形圈的变形情况及其能否实现可靠密封,基于ANSYS软件建立了O形圈密封结构二维模型,对O形圈在深海5000 m处的应力进行分析.结果表明：深海5000 m环境对O形圈密封性能影响不大,O形圈满足密封要求。

分析了全限流型插装式平衡阀的工作机理，建立了平衡阀数学模型和仿真模型，根据实际测绘得到的结构尺寸对仿真模型参数进行了设置。搭建平衡阀特性实验回路，通过仿真与实验结果对比，验证了仿真模型的准确性。并以此仿真模型为基础，分析了O形圈摩擦力对平衡阀特性的影响。结果表明O形圈提高了平衡阀稳定性，其静摩擦力影响平衡阎启闲压力，而动摩擦力影响滞环。

利用ANSYS Workbench软件建立了一个航空液压作动器O形圈静密封数值仿真模型，研究了O形圈在不同压合量、油液压力、温度等条件下的接触压力分布和Mises应力分布，以此得到压合量、油液压力、温度等因素对O形圈静密封性能和使用寿命的影响。结果表明：随压合量、油液压力的增大或者温度的升高，O形圈的最大接触压力和最大Mises应力都增大，密封性能良好但是使用寿命下降。计算了各压合量和油液压力下O形圈的有效密封宽度，并利用有效密封宽度来评价O形圈静密封的可靠性。

为了分析深海特殊环境下液压元件中O形圈的往复密封性能,基于ANSYS软件建立了O形圈的二维往复运动模型,分析了不同工况下O形圈接触应力和摩擦应力的分布及往复运动过程中应力大小变化情况。结果表明：深海各种工况下,O形圈可实现往复密封;往复运动开始时应力不断变化,之后趋于稳定;深海高压环境对O形圈密封性能影响很小,可以忽略不计。

为了分析角密封时O形圈的受力状态、接触压力、安装预紧力等,基于ANSYS软件Workbench平台建立了不同倒角尺寸下的O形圈区域模型,分析了在不同倒角尺寸下O形圈的VonMises应力、接触压力、安装预紧力的大小变化情况。结果表明:对于不同的倒角尺寸,O形圈本体的应力、接触压力和安装预应力不断变化,可以根据工程实际设计O形圈的不同倒角尺寸,同时也可以校核密封压力和安装预紧力。

液压阀内部密封基本采用O形圈加挡圈的形式,选用规格尺寸正确的O形圈可保证液压阀修复后的使用寿命。介绍了一种通过测量液压阀内部密封沟槽尺寸,直接确定O形圈截面直径,经简单计算便能快速确定O形圈内径的方法。详细说明了计算公式的推导步骤,并对计算过程进行了举例说明。对O形圈尺寸偏差可能造成的危害,以及液压阀内O形圈和挡圈的硬度、部分挡圈尺寸的确定等问题进行了简要说明。这种计算方法在进行液压阀的修复工作时,能起一定的帮助作用。