橡胶密封件在飞机舱门结构中广泛应用,主要起到密封、隔音、保温等作用,对飞机的正常飞行以及乘客的生命安全至关重要。该文主要研究了不同截面形状的飞机舱门橡胶密封件在不同条件下的动摩擦性能,介绍了应用于飞机舱门上不同形状的橡胶密封件以及对应的加载装置,并且利用动摩擦性能实验机对不同形状橡胶密封件在不同温度、不同压缩量以及不同表面处理条件下的动摩擦性能进行实验研究,分析环境因素对橡胶密封件动摩擦性能的影响。研究结果对于橡胶密封件动摩擦性能的设计和优化有重要作用。

使用有限元分析软件Abaqus对旋转轴唇形密封件的磨损进行模拟,通过UMESHMOTION用户子程序来实现密封件的动态磨损过程和控制局部区域的网格自适应划分,并基于磨损因子模型来控制橡胶的磨损速率,得到了密封件唇口轮廓形状以及接触压力随时间的演化规律。通过计算所得的主唇口磨损深度与实验值进行对比,验证了仿真方法的有效性。结果表明:密封件唇口磨损可分为初期的快速磨损阶段和之后的稳定磨损阶段;在磨损初期磨损速率较大,密封圈与轴之间的过盈量减小,最大接触压力先迅速减小,而后变化逐渐趋于缓慢;随着磨损时间的增加,唇口轮廓逐渐变得平缓,并且防尘唇的磨损程度要比主唇口更高,说明磨损主要发生在空气侧。

建立橡胶旋转轴唇形密封圈的广义轴对称模型,并基于Abaqus/Python二次开发与Abaqus/ALE自适应网格技术提出一种密封圈磨损有限元仿真方法,通过与实验结果对比,验证了方法的有效性。相比于三维磨损模型,该方法能够在保证计算精度的同时显著提高计算效率。基于该方法研究不同工况参数对密封圈磨损的影响。结果表明:磨损初期主唇口的空气侧磨损程度较油侧更严重,后期主唇口油侧磨损程度逐渐超过空气侧;转速对磨损的影响较小,且在相同磨损时间不同转速下的主唇口轮廓线大致平行;装配过盈量对磨损影响较大,但在相同磨损时间不同过盈量下的主唇口轮廓线大致平行;弹簧箍紧力对磨损的影响较大,相同磨损时间情况下,弹簧箍紧力越大则主唇口油侧磨损越严重。

该文利用控温箱进行橡胶样品的老化实验通过测量压缩永久变形判断橡胶样品的老化程度随时间的变化情况。以Arrhenius方程表示不同温度下的老化速度的关系并利用时温等效原理和高温下橡胶样品老化的数据估测常温下橡胶的老化情况。根据压缩永久变形量与密封能力的判断准则给出由试验样品制备的橡胶密封件在常温下的预期寿命。