斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)活塞桿帽式密封性能相關(guān)問(wèn)題研究.pdf

1、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)密封的可靠性要求極高，其密封性能的好壞直接影響到整體系統(tǒng)的性能。本文研究的組合式帽式密封結(jié)構(gòu)是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)活塞桿的動(dòng)密封裝置，要求其在一定工質(zhì)壓力范圍內(nèi)均能保持良好的密封性能。對(duì)此組合帽式密封結(jié)構(gòu)從影響其密封性能的主要因素進(jìn)行了分析，并在不同的工作環(huán)境下的工作狀態(tài)進(jìn)行了有限元模擬研究，同時(shí)在已搭建的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)活塞桿密封試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行帽式密封性能試驗(yàn)，可以全面分析該帽式密封結(jié)構(gòu)的密封性能并發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)提高密封可靠性具有重要

2、的意義，為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際操作提供了參考。
　　 本文首先從帽式密封動(dòng)密封機(jī)理、磨損機(jī)理、預(yù)緊力等主要影響因素對(duì)其密封性能和摩擦磨損規(guī)律進(jìn)行理論分析。得出帽式密封磨損機(jī)理屬剝層磨損，當(dāng)橡膠O形圈在一定的徑向過(guò)盈量時(shí)，作用在密封環(huán)與橡膠圈接觸面的最大接觸應(yīng)力遠(yuǎn)大于工質(zhì)壓力，有效地保證了帽式密封裝置的密封性能。
　　 其次，文章同時(shí)也分析了填充聚四氟乙烯和橡膠的材料特性，由于橡膠屬于超彈材料，其彈性模量不能簡(jiǎn)單地被描述，本文

3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得了斯特林機(jī)活塞桿帽式密封所用的ST-M1氟橡膠的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，并利用ANSYS軟件擬合得到此橡膠的本構(gòu)方程。
　　 再次，建立了組合帽式密封結(jié)構(gòu)的有限元模型，分別對(duì)安裝狀態(tài)和有工質(zhì)壓力環(huán)境下的帽式密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，獲得了位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布及變形情況，全面分析了組合帽式密封結(jié)構(gòu)在不同工質(zhì)壓力下的密封性能，繪制了主密封面隨工況的變化曲線，為斯特林機(jī)實(shí)際運(yùn)用中既要提高密封性能，又要減少磨損量的要求提供了指導(dǎo)。