金属橡胶密封件气密封性能分析及试验研究

发布时间：2020-09-07 16:37

　　金属橡胶材料具有良好的力学特性和物理性能,能够适应航空航天领域、尖端武器装备中某些极端工况的工作环境,将其应用于气密封领域能很好的解决相应的气密封问题。然而,尚未出现将金属橡胶材料用于气密封领域的研究,针对气密封的理论研究也很不成熟。本文针对应用于气密封的金属橡胶密封件,利用仿真和试验的方法来对其密封性能进行研究。针对密封系统的密封性能,本文基于流体在粗糙表面之间的流动特性,对粗糙表面之间不可压缩流体与可压缩性流体的流体流量表达式进行推导,并以此为基础,进而推导了随机粗糙表面之间的气体泄漏率的公式,同时对压力与温度作用下气体黏度的计算方法进行了推导,并基于Persson接触理论,对随机粗糙表面之间泄漏间隙的计算方法进行了研究。基于平行圆盘模型简化了金属橡胶密封件密封模型,对其气密封泄漏率的计算公式进行了推导。基于随机粗糙表面模拟的基础理论,利用MATLAB软件实现了对具有不同表面形貌特征参数的粗糙表面的模拟。并通过扫描电子显微镜和表面轮廓仪对金属橡胶密封件的表面形貌特征进行了测试与分析,获取了其表面形貌的特征参数,进而实现了对金属橡胶密封件的粗糙表面的模拟。以金属橡胶密封系统的宏观接触模型为基础,利用有限元分析软件分析得出了不同试验工况下泄漏接触区域最大接触应力值,并以此为基础,在该密封系统的微观接触模型中,分析了不同试验工况下的接触区域分布情况,并获取了不同工况下的临界放大倍数。同时研究了表面形貌特征参数对于临界放大倍数和气体泄漏率的影响情况。利用仿真结果求解得到了不同试验工况下的金属橡胶密封件气密封泄漏率。根据试验台的性能要求,设计了金属橡胶密封件气密封试验台的总体结构与工作方式,并基于差压检漏的原理设计了泄漏量的检测系统,研究了不同工况下气体泄漏率试验值的计算方法。搭建试验台并对其进行了性能调试,通过气密封性能试验研究了金属橡胶密封件气密封泄漏率与压力和温度的关系,将试验结果与仿真结果进行了对比分析。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH136
【部分图文】：

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4-15]，这些标准的建立使得密封技术的发展得以更加规范，发。密封行业的巨头，美国的 Parker 公司在密封领域投入了大泛应用于汽车工业（图 1-1）、石油、机械、建材、轻工、纺域。针对不同的工况，其开发了不同截面形状的各类异形密圈、U 型密封圈、E 型密封圈、W 型密封圈等，针对不同的工于活塞杆密封、活塞密封、旋转密封、导向元件密封等各类密覆盖了液压密封件、气动密封件、PTFE 密封件、柔性密封件产品具有非常优异的密封性能。而 O 型密封圈因为其简单的，其研究相对于其他密封件而言更加深入。

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a) 金属橡胶减振垫 b) 金属橡胶减振器图 1-2 金属橡胶减振垫和金属橡胶减振器金属橡胶材料在密封领域也有着重要的应用，金属橡胶密封件因其优良性能而得到深入的研究。图 1-3a)、b)分别显示了具有不同包覆层的密封件和在高温工况下的应用。a) 具有不同包覆层结构的金属橡胶密封件 b) 高温密封用金属橡胶密封件图 1-3 金属橡胶密封件目前针对金属橡胶密封技术的研究方向主要集中在密封件结构形式、密

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文用。图 1-2a)、b)分别显示的是哈工大金属橡胶研究所研制的金属橡胶减振垫为某发动机研制的金属橡胶减振器产品。a) 金属橡胶减振垫 b) 金属橡胶减振器图 1-2 金属橡胶减振垫和金属橡胶减振器金属橡胶材料在密封领域也有着重要的应用，金属橡胶密封件因其优良性能而得到深入的研究。图 1-3a)、b)分别显示了具有不同包覆层的密封件和在高温工况下的应用。

【参考文献】