建立螺旋角槽的数学模型,利用Fluent分别研究了不同的槽数、转速、入口压力、槽深、气膜厚度对密封性能的影响规律.通过分析对比密封性能参数如静压、开启力、泄漏量等,得出了单螺旋角槽性能最佳的几何结构参数.针对单螺旋角槽存在的问题,提出了一种双螺旋角槽干气密封结构,且计算结果表明:双螺旋角槽可使气动分离效果更明显,当吸力面的螺旋角大于压力面的螺旋角,密封效果较好;当双螺旋角槽中两角公差为2°时,螺旋角槽密封性能更佳.

以高速齿轮箱传动轴轴端的迷宫密封为研究对象,建立迷宫密封模型.采用标准的k-ε湍流模型模拟迷宫密封内流场特性,分析其泄漏量、压力及速度分布情况.利用Fluent中的SIMPLE算法计算能量方程和湍流方程.通过研究齿距、齿顶长度对密封性能的影响,从而确定最优参数,同时研究了入口压力和转速对齿轮箱迷宫密封泄漏量的影响.结果表明:泄漏量随齿距的增大而逐渐变大;随齿顶长度的增大,泄漏量先减小之后基本不变;在不考虑温升条件时,转速对泄漏量几乎没有影响,但随转速的增大,密封性能提高.

以液压缸往复密封中的O形橡胶圈为研究对象,建立其二维轴对称模型.在摩擦系数为0.1,不同介质压力和不同预压缩率的情况下,运用有限元软件ANSYS workbench对O形圈的变形情况及应力大小进行分析.结果表明:O形密封圈在缸筒和活塞杆间隙处应力集中最明显,说明在此位置容易被挤进间隙,造成间隙咬伤,导致密封失效.在压缩率小于15%,介质压力小于15 MPa的情况下,剪切应力始终小于丁腈橡胶的剪切强度;在压缩率超过15%时,容易造成O形圈应力松弛,发生压缩变形;介质压力超过15 MPa,剪切应力急剧增加,在往复运动下,密封圈会不断地被摩擦磨损,很容易产生积累损伤,导致裂纹的产生或破损.