以旋塞阀柱面O形橡胶密封圈为对象进行受力分析;利用ABAQUS软件实现阀芯旋转运动的三维非线性接触动力学仿真,分析了密封圈硬度、摩擦因数及阀芯旋转速度等因素对柱面密封圈最大接触压力和Von Mises应力状况的影响。结果表明柱面O形密封圈的左右两端是最大应力发生的主要部位;密封圈硬度值和摩擦因数是影响密封性能的重要因素;阀芯旋转速度在一定范围内运行时,对密封性能影响较小。

为追求航天器用超低黏度介质齿轮泵较好的容积率和较低的发射成本,该文在创建容积率和新重合度公式的基础上,采用最优化设计方法,通过泵的单位排量体积或单位排量质量最小化,实现了90%的最小容积率和质量最轻化,分析了结构参数对优化结果的影响。结果表明：采用齿顶重合度优化设计后的根切重合度为–0.3429,不能保证连续传动要求;压力角、轴半径、齿条刀具齿顶圆角半径和过渡区起始角对优化结果,分别有6.07%、7.8%、2.9%和6.4%的影响,总体上影响不大;径向、轴向间隙的影响很大,并具有0.04、0.07 mm的影响转折点,该转折点为径向、轴向间隙的取值上限提供了依据。初次针对航天用齿轮泵的优化设计尝试,阐明了超低黏度介质同样适用于齿轮泵。该研究可为提高其他行业用超低黏度液压泵的研发提供参考。

为提高航天器用超低黏度齿轮泵的容积率和减轻泵的质量,基于泵周向和径向的两类主要泄漏,给出容积率的计算公式;以泵体积最小和容积率最大构建出双目标优化模型;针对只考虑内泄漏最小、综合考虑体积和内泄漏最小、只考虑泵体积最小的3种优化方案,分别进行优化计算并对相关参数的影响进行分析。结果表明,为适应介质的超低黏度,泵齿轮副的齿顶圆直径以及齿顶厚度应尽可能大,轴孔直径尽可能小;轴向间隙对泵容积率影响极大,为控制内泄漏之关键;过渡区采用无减少径向力措施的全齿密封,为提高容积率之最佳选择;较大的进油口和较小的出油口直径,利于提高泵容积率及避免因自吸力不足而造成泵的气穴现象。

栽人航天器环控生保系统中，迫切需要一种小型长寿、能可靠实现精确输送的柱塞泵，要求工作在空间微重力环境中稳定运行，并具有极低泄漏率和磨损率。往复动密封性能决定柱塞泵寿命、泄漏量、磨损率，针对相应特殊要求，开展水压往复柱塞泵的设计。借鉴传统油压往复密封理论与实践经验，设计一种适应低黏度水介质，容纳磨损颗粒物，确保低泄漏率，具有封间泄压机制的新型串联动密封结构。并采用有限元软件对主密封进行接触应力分析，根据介质压力与比压判据，确定最优的初始压缩量。考虑密封元件微观形貌，对雷诺方程进行数值求解，讨论成膜条件，确定合理量级的运动参数，以进一步优化密封结构。