液體火箭發(fā)動機旋轉(zhuǎn)式唇形密封圈脫開轉(zhuǎn)速計算

張相盟，李正大，李洪春，楊亞龍

（西安航天動力研究所，陜西西安710100）

液體火箭發(fā)動機旋轉(zhuǎn)式唇形密封圈脫開轉(zhuǎn)速計算

張相盟，李正大，李洪春，楊亞龍

（西安航天動力研究所，陜西西安710100）

針對火箭發(fā)動機渦輪泵端面密封結(jié)構(gòu)中旋轉(zhuǎn)式唇形密封圈的“脫開式”密封特性，基于丁腈橡膠材料單軸拉伸試驗數(shù)據(jù)，借助非線性有限元軟件ABAQUS，建立了唇形密封圈的“解析剛體-超彈性體”組合有限元模型。計算了在過盈裝配預(yù)緊力、彈簧徑向力、燃料介質(zhì)壓力及旋轉(zhuǎn)離心力作用下，密封圈的Von-mises應(yīng)力分布及變形情況，根據(jù)密封圈接觸狀態(tài)轉(zhuǎn)化，獲得了密封圈的脫開轉(zhuǎn)速區(qū)間。最后進(jìn)行了唇形密封圈的水運轉(zhuǎn)試驗，提出了用于測量密封圈脫開轉(zhuǎn)速的逆向測量方法，試驗結(jié)果與計算結(jié)果吻合，從而驗證了計算結(jié)果的正確性。

液體火箭發(fā)動機；旋轉(zhuǎn)式唇形密封圈；有限元模型；脫開轉(zhuǎn)速；運轉(zhuǎn)試驗

0 引言

唇形密封圈也稱為油封［1］，因成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、密封性隨動性好等特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品中［2］。這類唇形密封圈一般為靜密封。近些年來，文獻(xiàn)中對該類密封結(jié)構(gòu)的研究，多關(guān)注于密封機制［3］、徑向力分析［4-5］等方面。唇形密封圈作為動密封常應(yīng)用于液體火箭發(fā)動機渦輪泵端面密封結(jié)構(gòu)中。一般在唇形密封圈前設(shè)置液封輪密封與其組合成第一道密封，唇形密封圈在泵靜止和低轉(zhuǎn)速下起到密封作用，液封輪隨著轉(zhuǎn)速的升高逐漸達(dá)到完全密封，而在高轉(zhuǎn)速下唇形密封圈唇部靠離心力作用會與配合面脫開。……