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。

着重介绍了O形密封圈(简称O形圈)在实际应用过程中出现的问题及其成因,针对实际情况提出了合理的解决办法及建议。

在安装、检修、更换机械密封静环时,为了避免防转销顶触静环,通常的做法是在静环防转槽底部与防转销留有1-2mm的间隙.在密封腔内压力较低（如〈 0.5MPa） 的情况下,这种做法是可行的,但在密封腔压力较大的情况下,就存在防转销顶触静环的危险.尤其当静环材料为碳化硅时,其韧度低、脆性大的特性有可能导致静环断裂.本文通过实验的方法给出了静环槽底安全距离Lmax, 以供在密封检修时参考.

以前曾研究过溶胀压力对固定O形圈密封能力的影响。表明了在石油基介质中工作时,非耐油橡胶O形圈的密封能力增高。这一效应被解说为在溶胀压力作用下,发生了附加的接触应力,O形圈体积增大所致。

在旋转转子试验台上,对氟橡胶 O 形圈的动态特性进行了实验测定,并经统计分析,得出了氟橡胶 O 形圈动态特性系数的经验公式。

以深海活塞式力传感器为研究对象,基于液体的可压缩性,推导出活塞补偿器油液体积变化与仪器工作水深以及内外压差之间的关系式,并给出内外压差的计算方法。基于MATLAB软件对活塞式压力平衡装置进行静态和动态分析,以充油式深海压力传感器为例,推导出活塞的爬行现象与O形圈截面直径、预压缩率、摩擦因数、活塞质量之间的关系。研究结果表明,减小O形圈截面直径、预压缩率、摩擦因数、活塞质量均有助于改善爬行特性。总结了活塞式压力平衡装置结构的设计原则。

针对水液压提升阀中的锥面密封问题,利用Abaqus有限元分析软件建立了锥面密封结构的二维轴对称模型,对其进行密封性能分析。分析了不同预压缩率、不同密封压力作用对O形密封圈所受最大接触压力、最大Mises应力的影响,确定了密封圈的易失效位置以及接触面的压力分布规律。结果表明:随着压缩率及密封圈所受液体压力的增大,密封圈所受到的最大Mises应力及接触面最大接触压力随之增大;带圆倒角的密封槽口或减小密封间隙,能有效减小密封圈挤出时密封槽口对密封圈的剪切应力,从而提高密封圈使用寿命,为水液压提升阀等液压元件的锥面密封结构设计提供设计依据。

介绍了O形圈角密封槽的结构特点及压缩量的计算方法。针对某角密封槽设计泄漏故障,利用有限元分析软件Ansys分析O形圈不同受力下的接触应力。通过分析发现泄漏的原因为:三角形密封槽结构O形圈受介质力后,轴向接触应力明显减小。根据分析结果制定改进方案,通过改变三角形密封槽的角度以减小介质力对接触应力的影响,解决泄漏问题,为三角型密封槽的设计改进提供依据。