目的提升金属高压密封环的静密封性能,保证HPD柴油机油泵体的密封效果。方法基于逾渗理论与静密封原理,采用有限元仿真分析,研究密封环接触区微织构结构及分布特征对密封性能的影响规律,进而设计出在特定工况下密封环微织构的分布特征与几何尺寸。结果在给定的工况下,确定在泵盖表面构造5处环状圆弧截面微织构。分别为:处于密封环上端面中心位置处,深度为30μm、宽度为200μm微织构;距密封环上端面中心位置0.3 mm左右两端,深度为15μm、宽度为220μm微织构;距离密封环上端面中心位置0.7 mm左右两端,深度为3μm、宽度为260μm微织构。所设计的微织构在不减少有效接触宽度的前提下,显著提升了局部接触压强值,从而提升了高压接触区密封性能。结论微织构的存在会显著提升微织构两侧的接触压强峰值,且不影响其他接触区的接触压强分布。弧形截面的...

液体火箭发动机管路接头发生密封失效将给发动机带来巨大的安全隐患,深入认识管路接头的密封区域形成机理和建立密封性能的评价方法,有助于提高发动机工作的可靠性。构建微尺度下具有Gauss分布特征的粗糙面有限元接触模型,基于逾渗理论寻找临界接触压力这一密封性能评价指标的具体数值。以37°的DN6球形管路接头为研究对象,建立宏观尺度有限元接触模型,分析预紧力、介质压力和材料搭配对接头密封性能的影响。结果表明:表面粗糙度将增大粗糙面的高度差,自相长度可增加粗糙表面的连续性。临界接触压力为520MPa,应用该指标评价密封性能和45MPa高压气密试验得到的结果相吻合。在接头的拧紧过程中,接头密封性能与预紧力呈线性关系,并且存在满足密封性能的最小预紧力。在预紧力不变的条件下,接头只能承受一定范围内的介质压力。不同屈服强...

在微观尺度下的静密封界面表面形貌是粗糙不平的,两粗糙表面上的微凸体在载荷作用下会接触形成孔隙;随着接触压力的减小或观察尺度的增加,当孔隙增加到一定数量时孔隙之间会相互连通形成泄漏通道,影响密封性能。现有的粗糙表面密封分析基于均化思想、逾渗理论和多孔介质思想等方法建立泄漏通道模型,考虑表面粗糙度、表面纹理以及表面载荷等对密封性能的影响。对现有的粗糙表面间密封性能的研究现状进行综述,分析现有的粗糙表面密封研究方法存在的不足之处,指出粗糙表面间密封研究可能的方向,为进一步研究粗糙表面密封机制提供了参考。

以接触式机械密封动、静环接触界面为研究对象,分析其表面微观形貌中的自仿射分形特性,结合逾渗理论,对密封端面泄漏通道特性进行理论分析,并利用Fluent软件对微通道内的流体流动进行数值模拟,探讨机械密封的端面载荷、表面形貌参数对泄漏量的影响。研究结果表明,密封端面的泄漏量随密封端面分形维数的增加而降低;在某一确定分形维数下,随着表面轮廓尺寸系数的增大,泄漏率也相应增大;端面比载荷对机械密封泄漏率的影响存在但并不显著。逾渗理论是一种研究多孔介质的强无序及随机几何结构端面特性的较好方法,对实现机械密封工作状况的正确判断,指导机械密封件的设计、制造、使用和维修具有一定的指导意义。