为了研究水介质O形圈的密封阻力特性,通过ANSYS软件建立O形圈二维轴对称有限元模型,分析不同预压缩率和流体压力对O形圈密封性能的影响,通过2种滑动摩擦力理论算法,计算出不同流体压力下O形圈的摩擦力,与实验测量的摩擦力进行对比分析,探究流体压力和往复速度对摩擦力与摩擦因数的影响。结果表明:随着预压缩率增大,O形圈von Mises应力和接触长度增大;随着流体压力的增大,O形圈von Mises应力增大,接触压力和接触长度随之增大,流体压力超过30 MPa,接触长度减小;微元法和实验得到的摩擦力较为接近,可用于O形圈摩擦力预估;相同往复速度下,随着流体压力增大,O形圈摩擦力增大;相同流体压力下,随着往复速度增大,摩擦力也增大。

针对恶劣环境下卡爪式水下连接器工作可靠性问题,对连接器的环境外压密封性能进行研究。通过对现有连接器金属密封圈上O形密封圈沟槽进行分析,指出原标准密封槽的改进方向,即对O形密封圈提供很好固定且有一定容纳空间。在现有标准密封槽基础上,提出一种特殊密封面O形圈非标密封槽结构,根据设计的沟槽参数,对O形圈的密封性能进行理论计算,验证了非标沟槽的可行性。最后对具有非标密封槽的金属密封圈进行外密封性能试验研究,验证了该非标密封槽在正常工作环境及恶劣工作环境下的外密封性能。

基于随钻测量仪的密封要求,设计O形圈加单侧挡圈的密封结构。建立该密封结构的轴对称模型,采用非线性有限元软件ABAQUS对其应力进行分析,分析表明,O形圈与沟槽及钻杆内壁的接触面起主要密封作用。确定挡圈易受损和失效的关键部位,分析压力及压缩率等典型参数对关键区域的影响,获得O形圈及挡圈工作时的敏感区域的应力状态及各种参数。结果表明,此密封结构能够承受30MPa高压,且在高压下挡圈对O形圈的保护作用更显著。通过1 000m井下实验,初步验证了仿真结果的正确性。

由于水下机器人工作环境的特殊性,对其耐压壳体的密封性能有严格要求,而其O形密封圈在其中起到至关重要的作用。文中基于橡胶密封结构的非线性有限元理论,应用有限元分析软件ABAQUS建立O形密封圈的二维轴对称模型,对某水下机器人耐压壳体中O形密封圈在设计条件下的受力情况及特性进行了分析,得到了在设计水深条件下的O形密封圈变形情况、应力分布及最大接触压力。结果表明密封面上最大接触压力大于外部海水压力。通过试验验证了某耐压壳体密封设计的可靠性。

通过有限元模型,分析O形圈在往复密封中的密封性能和影响其动态密封特性的因素。分析发现,在往复动密封中,O形圈的内应力随时间波动,相比静密封交变应力下更易失效;最大的O形圈主接触面接触应力随速度增加无线性变化;预压缩比和摩擦系数对内行程密封性能影响很大,但对外行程密封性能影响较小。基于此,研究O形圈的动密封特性在石油机械中的应用,研发出优化性能的设计策略。

针对深海高压特殊环境,将现有O形圈密封结构进行改进和优化使其在海下具有更好的密封性能。利用ANSYS软件建立O形橡胶圈二维轴对称模型,分析深海环境下密封槽直径、O形圈材料、密封槽深度、法兰间隙等对O形圈密封性能影响。结果表明：深海环境下,应适当加大密封槽直径以避免压缩后O形圈与槽壁间形成空腔;深海环境下使用的O形圈,采用丁腈橡胶,选择压缩率在20%～25%之间,密封间隙为0较为合适。

介绍汽车用橡胶密封制品的技术进展。密封条的新型主体材料是可控长支化链EPDM和热塑性EPDM,表面处理方式为植绒或粘贴低摩擦层,主要采用微波硫化。油封的主体材料主要为NBR、丙烯酸酯橡胶和氟橡胶,唇口表面的主要处理方式为粘贴聚四氟乙烯薄膜。O形圈主要采用流动性和耐热性能好、压缩永久变形小的氟橡胶制造。氢化丁腈橡胶已逐步用于油封和O形圈制造。我国制动皮碗唇口切割模具已实现了割刀自动转换,用经纬向同性的改性锦纶帆布作骨架材料的高强度制动皮膜的使用寿命与国外用热塑性弹性体制造的高强度制动皮膜相当。我国热塑性EPDM防尘罩的吹塑工艺技术已达到较高水平。

运用地面模拟设备对硅橡胶材料O形圈进行了原子氧暴露、紫外线辐射实验研究 ;利用测压法进行了O形圈在原子氧暴露及紫外线辐射前后的泄漏率比对实验 ,并对实验前后O形圈进行了扫描电镜分析。实验表明

O形圈的密封特性决定了其零件的配合精度往往比使用Y形、V形时要高，因此正确选择零件的配合间隙即密封间隙，对密封的可靠性有着很大关系。

基于非线性软件Marc建立O形圈有限元分析(FEA)模型,通过自适应网格重划分技术对O形圈抗挤出性能进行分析,分析了不同材料硬度、介质压力、沟槽间隙、初始压缩率、截面直径下O形圈的挤出长度。通过分析发现O形圈的挤出长度随着材料硬度、截面直径的增大而减小,随着介质压力、沟槽间隙的增大而增加,与初始压缩率关系不大,同时通过多元非线性拟合分析得到了O形圈挤出长度与上述各影响因素的关系式,为O形圈的设计选型提供参考。