液体火箭发动机U形环密封界面优化设计

作     者：黄伟旋 岳婷 林起崟 党琰 周意葱 闫嘉霖 洪军 HUANG Weixuan;YUE Ting;LIN Qiyin;DANG Yan;ZHOU Yicong;YAN Jialin;HONG Jun

作者机构：西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室陕西西安710049 西安航天发动机有限公司陕西西安710100 

出 版 物：《润滑与密封》 (Lubrication Engineering)

年 卷 期：2024年第49卷第5期

页      面：15-22页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52222508 51975457) 

主　　题：U形密封环 密封性能 优化设计 接触宽度 接触应力 

摘      要：U形密封环是液体火箭发动机常用的一种密封结构,其密封性能是决定发动机可靠性的关键因素。为研究U形环的密封机制,改善其整体结构的密封性能,构建U形环密封结构的有限元分析模型,分析常温预紧工况和低温工作工况下密封环的密封性能。结果表明:相对于常温(20℃)预紧工况,低温(-183℃)工作工况下U形环密封面的有效接触宽度和接触应力更大,但仍存在密封面接触不充分的问题。采用密封界面形貌的优化设计方法对U形环密封界面进行优化设计,优化后U形环密封面从平坦形貌变为非平坦的非线性形貌,低温工作工况下U形环密封面的有效接触宽度增加了138%,接触应力分布均匀程度提升了99%,密封面的有效接触宽度大幅增加,接触应力分布的均匀性大幅改善,整体结构的密封性能显著提升。