提出一种适用于气化炉机械振打器往复密封功率损耗计算的方法,利用有限元法对气化炉机械振打器往复密封结构的功率损耗进行分析,同时搭建密封功率损耗测试平台,对其进行实验研究。结果表明相同条件下,V形沟槽密封结构所造成的功率损耗要大于矩形沟槽密封结构,O形圈密封结构较组合圈密封结构的功率损耗要大,因此机械振打器的往复密封结构选择组合圈与矩形沟槽配合,可减少功率损耗。

依据机械振打器实际工况,建立了机械振打器活塞杆处O形圈安装于矩形沟槽和V形沟槽内的有限元分析模型,分析了不同密封结构下O形圈接触应力、剪切应力及位移矢量与密封流体压力之间的关系。结果表明V形沟槽适用于密封介质压力不大的情况;在流体压力较大时,矩形及V形沟槽形式的O形圈密封结构均满足密封要求,但V形沟槽内O形圈更易损坏,因此机械振打器活塞杆处O形圈密封结构选择矩形沟槽较好。

利用大型有限元分析软件ANSYS,考察了橡胶O形圈的大变形引起的几何非线性和接触非线性,建立了橡胶O形圈和沟槽接触的轴对称非线性有限元分析模型,分析了橡胶O形圈在安装使用中,其沟槽内的接触情况和橡胶O形圈内应力的分布规律,为橡胶密封件的设计开辟了一条新方法。从而为进一步可靠设计、优化橡胶O形圈提供了理论依据。