水下环境下不同密封结构形式性能分析

为选择合理的水下装备密封结构形式，对格莱圈、O形圈、X形圈组合和矩形圈在水下环境下的密封性能进行分析。采用ABAQUS软件分别建立4种密封结构的有限元分析模型，研究4种密封结构在预压缩阶段、变压缩率和变外界压力下的等效应力、接触应力和剪切应力变化规律，对比分析4种密封结构的密封性能。研究结果表明：相同的初始压缩率下，矩形圈最大等效应力最大，然后依次是X形圈组合、格莱圈、O形圈，矩形圈最大接触应力和最大剪切应力最大，然后依次是X形圈组合、O形圈、格莱圈，矩形圈在初始压缩阶段具有更好的密封性能；随着初始压缩率和外界压力的增大，格莱圈、O形圈、X形圈组合和矩形圈的最大等效应力、接触应力、剪切应力随之增大，其中矩形圈和X形圈组合的应力增长率较高。矩形圈和X形圈组合在密封能力方面较优，但其等效应力和剪切应力水平过高，容易诱发密封失效；格莱圈和O形圈虽然在密封能力方面不如矩形圈和X形圈组合，但其最大等效应力和最大剪切力较小，故其用作密封时寿命更长。