摘要:磁性液体是一种功能材料，既具有液体的流动性,又具有固体磁性材料的磁性，在密封中的应用是其最成功的应用之一。磁性液体密封作为高新密封技术，被广泛应用在军工、化工、航空航天等领域。目前，磁性液体密封技术在密封气体介质和真空中的研究已经趋于成熟，相比之下，对液体介质的密封还存在很大局限性。从磁性液体与被密封液体介质的界面稳定性、界面破坏过程以及用于液体介质的密封装置结构设计三方面，对磁性液体旋转密封技术的研究进展进行阐述，总结三类用于液体介质密封的磁性液体密封结构设计方法的技术特点和缺点，最后对磁性液体在液体介质密封中的前景作出展望。

摘要:浮动环密封瓦是氢冷汽轮发电机的轴端关键密封件，提高其浮动性可有效降低耗氢量和提高发电机运行可靠性。综述氢冷发电机轴端密封发展历程中的3种典型产品：盘式密封瓦、环式密封瓦和以分段碳环密封为代表的先进浮动环式密封，简述各种浮动环密封瓦的结构特点和工作原理，分析密封瓦浮动性和氢气耗量的关键影响因素，重点探讨围绕以降低耗氢量、提高浮动性为目标的各类密封瓦结构和密封油系统创新设计方案及适用条件，为氢冷汽轮发电机轴端密封的技术研究和工程应用提供参考。

摘要:由于驱动电机的功率和力矩的限制，一些动密封场合对启动力矩有着明确的要求，相较于传统的密封导致启动力矩较大，磁性液体密封在启动力矩方面有更大的优势。但是在不同的环境中，磁性液体密封的启动力矩波动较大，无法达到某些极端密封场合对耐压和力矩的双重要求，从而限制了磁性液体密封在该类密封场合的应用。以温度为切入点，就磁性液体密封的耐压能力和启动力矩进行理论和实验研究，得到温度与磁性液体密封耐压能力和启动力矩的关系。结果表明：磁性液体密封的间隙越小，耐压能力越大；温度越低，最大耐压值越大，-40 ℃时最大耐压值为80 ℃时的5倍；启动力矩随压力的增加而逐渐减小；温度越低，启动力矩越大，-40 ℃时的启动力矩接近20 ℃时的5倍，并且在低温磁液用量对密封启动力矩的有明显影响。

摘要:针对航空发动机轴承腔气液两相环境非接触式机械密封启动过程的磨损问题，提出高压侧具有引流槽、可实现零泄漏的润滑密封端面结构。基于雷诺方程建立润滑膜流场分析模型，求解计算具有动压-润滑组合槽的机械密封性能，并与普通螺旋槽机械密封进行了性能对比，讨论高压侧引入润滑槽对液膜厚度、液膜刚度、泄漏率以及摩擦性能的影响规律，通过高速性能试验及摩擦磨损试验验证计算的准确性和端面的减磨效果。端面结构在低速阶段的接触摩擦试验显示，具有组合槽的密封端面在相同的启停工况下端面摩擦因数可以有效降低50%~75%，高速性能试验结果显示，具有组合槽和仅有动压槽的机械密封在工况范围内均能保持理想的负泄漏率，说明气液两相润滑机械密封能够在工作环境中处于理想的泵送状态，实现了对润滑油的绝对密封效果。外侧深槽与动压浅槽组合的机械密封端面结构可以显著改善端面摩擦磨损状况，可为高速和超高速轴承腔气液两相机械密封端面减磨优化设计提供参考。

摘要:金属橡胶密封件(MRS)作为一种新型轻质弹性金属结构，可以替代传统聚合物材料密封件在极端环境中使用。但由于MRS结构的复杂与制备工艺的繁琐，MRS结构特性与力学性能无法精确设计而影响了工程应用。针对这一不足，基于计算机仿真技术，对大环径比O形MRS的制备工艺流程进行数值模拟，采用虚拟制备构建可以真实反映MRS宏观力学性能及微观复杂结构的模型，并依据实际工况对MRS不同压缩工况下的模型进行静力学仿真分析，分析压缩率对于密封系统摩擦界面的接触特性及其结构响应的影响，结果表明其接触特性受到压缩工况及包覆层塑性失效的共同作用。以静力学仿真输出的细观接触应力为参量，结合间隙流动模型，对密封件泄漏率进行仿真和计算，分析其泄漏率的影响因素，结果表明在密封件不发生塑性失效的前提下，较大的压缩率可以减少泄漏。研究结果对新型宽温域密封件的参数设计、性能研究与推广应用有一定的指导意义。

摘要:盾构机主驱动唇形密封性能直接影响整台盾构机的施工效率。盾构机主驱动唇封密封介质为润滑脂，工作时唇口温度可达50~60 ℃，为更好地预测唇封的密封性能，考虑润滑脂流变特性、唇口温度对流场分析、密封材料的影响，建立盾构机唇形密封流固热耦合仿真模型。利用流速分离法推导润滑脂二维雷诺方程，采用赫兹接触模型计算粗糙峰接触压力，结合有限元软件开展热力耦合分析，实现唇封温度场及摩擦力矩、泄漏率等关键性能参数的定量预测。结果表明：考虑温度场后唇封最大接触压力减小，接触宽度增大，摩擦力矩减小。温度对唇封应力应变状态及密封性能产生较大影响，这对盾构机主驱动唇形密封设计具有一定指导作用。

摘要:针对多相介质泵用机械密封运行特点，为避免介质含气量大范围波动而影响密封端面润滑膜的稳定性，开展高压双端面机械密封结构和端面槽型设计，通过变形校核证明结构设计合理。建立密封端面深槽流体润滑模型，采用数值计算方法进行求解，分析不同开槽面积比的圆弧型槽的端面泄漏量、开启力等主要密封性能随工况参数的变化规律。结果表明：高压状态下，密封端面开深槽能有效改善端面润滑状态；端面泄漏量和开启力随着开槽面积比的增大而变大，同时压力越大，端面泄漏量和开启力也越大，但转速对端面泄漏量和开启力的影响不大。对设计的密封进行台架性能试验验证，获得的密封端面泄漏量变化规律与数值计算结果趋势保持一致。

摘要:为研究槽区分布对密封性能的影响，以发散型T形槽液膜密封为研究对象，通过改变槽形区域位置，使其分布在动环外侧、中部及内侧，形成外槽形、中槽形和内槽形3种结构；建立其相应模型，对其液膜流场进行数值计算，讨论工况参数和槽形几何参数对3种槽形结构密封性能的影响。结果表明：槽区分布对密封性能有重大影响，同一条件下，外槽形拥有较强的流体动压特性和流体泵出效应，从而具有较大的开启力和较低的泄漏量，在3种槽形中密封性能最好；工况参数和槽形几何参数对3种槽形的开启力和泄漏量有较大影响，当膜厚取2~5 μm，槽深取5~9 μm，槽数取10~14个，发散角取32°~40°，可获得较好的密封性能。

摘要:针对氧化石墨烯无石棉垫片的实际工作情况，建立螺栓法兰系统三维有限元模型，并运用Abaqus软件研究螺栓预紧力、介质内压及垫片尺寸3种因素对氧化石墨烯无石棉垫片应力场的影响；采用稳态温度场对不同介质温度因素进行研究，模拟实际工况下垫片的温度场及应力场分布。结果表明：垫片应力随着螺栓预紧力增大而增大，随着内压载荷及垫片宽度增大而减小；最高温度存在于垫片内侧，且随着介质温度升高，垫片内外侧温度差逐渐的增大；垫片应力沿径向由内到外呈现递增趋势，随着介质温度升高，垫片应力减小；垫片应力沿外侧周向分布不均匀，呈45°为一个周期变化。

摘要:考虑到涡旋压缩机主轴系统的高速回转特性，将自由运动和接触变形两状态非连续接触模型应用于间隙运动副动力学建模。以某卧式涡旋压缩机为依据，在不同运动副间隙下构建基于ADAMS/View的主轴系统刚柔耦合模型。通过柔性接触条件下的动力学仿真计算，深入分析了主轴系统核心部件（如动涡盘、曲轴、十字滑环及轴承）的运行状态及承载情况。结果显示：在理想间隙（间隙为0）下，柔性曲轴质心轨迹为一带有波动的非标准圆，而在非理想状态下，曲柄销与滚针轴承存在多处接触碰撞；当轴承内部存在间隙时， Z方向上的支反力更为连续和集中，且其波动幅度随着间隙增大而减小；间隙为0.01 mm时对于动涡盘加速度影响较大，不利于容积腔形成和气体压缩，而选择0.03 mm或0.05 mm间隙值时，可避免轴承系统发生应力集中和疲劳破坏，同时有助于轴承系统维护和十字滑环防自转。

摘要:针对双浮动端面密封的结构，建立密封二维轴对称非线性接触模型，提取浮动密封环谷半径和锥面角两个关键参数，利用有限元方法计算并分析这两个参数和橡胶O形圈压缩率对密封性能的影响。结果表明：随着浮动环谷半径和锥面角的增大，O形圈von Mises应力、接触压力、密封端面相对变形及轴向力相应增大；锥面角对以上性能参数的影响随着谷半径的增大而显著增加；轴向力同O形圈压缩率成正比，且增幅随着压缩率的增大而增大；浮动环端面产生由内径向外径处呈发散型的变形。通过设计浮动密封轴向力测量装置，实验验证有限元计算模型具有较好的可靠性。

摘要:针对单个密封圈易磨损导致密封失效，且更换密封件过程繁琐的不足，设计多重组合式密封结构。该设计在单个密封圈密封结构的基础上，在活塞杆内侧设置两个起缓冲作用的密封圈，在缸底增加一个密封圈，构成多重组合式密封结构。通过有限元仿真，分析在均匀分布的不同压力下，单密封圈密封结构和多重组合式密封结构中的密封圈随着活塞杆往复运动时，密封圈的最大承载与受挤压形变，探究密封圈使用寿命和应力集中区域的变化。结果表明：多重组合式密封结构能够有效减小密封圈所承载的压力，密封圈使用过程中无明显挤压磨损现象，使用寿命延长，验证了多重组合式密封系统的有效性与可行性。

摘要:以某飞机某部位作动筒渗漏和密封圈扭转断裂的故障为切入点，利用有限元分析软件ANSYS建立O形橡胶密封圈（简称O形圈）的二维轴对称模型，对装配阶段和静压阶段下不同配合间隙、沟槽深度、沟槽宽度、圆柱度和偏载对密封性能的影响进行分析。结果表明：在一定范围内，配合间隙、沟槽深度、沟槽宽度对密封性能影响较大，而圆柱度和偏载对密封性能影响较小；在允许的范围内，较小的配合间隙、合适的沟槽深度和宽度能够得到优异的密封性能。该作动筒的O形圈发生渗漏和扭转断裂的原因为密封槽宽度偏大，综合考虑，对密封槽宽度进行改进能够有效提升O形圈的密封性能。

摘要:针对端面螺旋槽液膜密封空化效应及稳态密封性能，基于k-ω湍流模型及Schnerr-Sauer空化模型采用专业流场仿真软件对机械密封端面螺旋槽液膜进行流场模拟研究，对比分析层流和湍流2种流态下不同螺旋槽几何参数和操作参数对密封稳态性能以及空化区域面积的影响。研究结果表明：端面螺旋槽液膜密封在湍流状态下的开启力、泄漏率以及空化面积比均大于层流模型下的值，且随着几何参数和工况参数的变化，层流效应和湍流效应对密封开启力、泄漏率以及空化面积比的影响规律基本相似；在不同条件下，螺旋槽外径侧更容易产生空化效应，且湍流效应下的空化区域明显大于层流效应下的值。研究表明在端面螺旋槽液膜密封中，湍流效应和空化效应对密封稳态性能的影响不可忽略。

摘要:安装于舱口盖锥形密封面上的O形圈，在水下开盖初始阶段处于吸附状态并存在开盖后脱落的风险。为保证开盖后O形圈不会发生脱落，采用有限元仿真的方法分析O形圈在密封槽内的吸附移动状态，通过受力分析确定O形圈发生脱落时相应的临界位置；结合赫兹接触理论提出O形圈临界参数的计算方法，并通过对O形圈多个相关变量的灵敏度分析，确定选型设计中临界参数最适合的变量。结果表明：对于锥形密封面舱口盖，若水下开盖时O形圈两侧存在压差，则必然存在吸附状态，若O形圈保持吸附状态移动并与密封槽棱圆角接触后，则开盖后密封圈会发生脱落现象；为了避免脱落现象的发生，在O形圈选型设计时必须考虑其临界参数，并根据其数值大小调整O形圈相关参数；其中，O形圈内径参数对压差变化的灵敏度最低，因此在O形圈设计过程中可通过调整内径参数来确保O形圈不会发生脱落。通过水下开盖试验，验证临界参数值的可信度和计算方法的合理性。

摘要:齿轮、轴承、凸轮等重载接触副的性能受表面粗糙度的显著影响。高负载情况下的摩擦因数与润滑接触面粗糙度的各向异性相关。测量的表面粗糙度可以分解为一系列具有不同波长、幅值的正弦表面粗糙度，因此，考虑各向异性正弦表面粗糙度，构建粗糙表面点接触瞬态弹性流体动力润滑（TEHL）模型，提出基于多重网格算法的粗网格构造新方法，提高粗糙表面润滑问题求解的稳健性。研究表面粗糙度各向异性对高负载情况下摩擦因数的影响规律。结果表明，粗糙度的各向异性影响接触面压力、油膜厚度分布、粗糙度形变量，从而影响摩擦因数。提出一个组合函数来量化粗糙度各向异性对摩擦因数的影响，表明全膜润滑到混合润滑的过渡不仅与载荷、速度等工况参数相关，还与粗糙度各向异性相关。

摘要:针对无压喷油运行工况下机械密封端面磨损严重问题，基于多功能摩擦磨损试验机开展浸呋喃树脂石墨M180K和浸锑石墨M181D配对9Cr18金属环的摩擦磨损试验。探讨操作工况参数轴向载荷和线速度对浸渍石墨摩擦因数和摩擦扭矩两摩擦特性参数的影响，对比研究不同摩擦状态下线速度对两摩擦特性参数的影响，并基于三维形貌仪采集2种浸渍石墨试验前后的表面形貌。结果表明：低黏油润滑工况，一定范围内提高pv值有助于减小浸渍石墨摩擦因数，但轴向载荷的增加提高了摩擦扭矩；而较大轴向载荷时，增加线速度有助于减小摩擦扭矩；相同操作工况和摩擦状态下，浸锑石墨摩擦因数显著小于浸呋喃树脂石墨对应值且表面磨损轻微；相比而言，浸锑石墨的耐磨性更优异，更适用高参工况。

摘要:为探究生胶结构与应用性能之间关系，设计合成不同苯硅比（Ph/Si）的二苯基硅橡胶生胶和甲基苯基硅橡胶生胶。生胶的DSC分析表明：在苯基改性的硅橡胶生胶中，含苯基硅氧链节的摩尔数量是影响硅橡胶低温结晶、熔融的主要因素；同样苯硅比5%的二苯基硅橡胶生胶是结晶橡胶，而甲基苯基硅橡胶生胶则是非结晶橡胶。硅橡胶硫化胶的物理力学性能分析表明：苯基硅橡胶经热空气老化试验后拉伸强度和拉断伸长率得到较显著的提高，苯基硅氧链节结构形式对耐热影响不显著。硫化胶的低温DMTA分析表明：苯基硅橡胶硫化胶的玻璃化转变温度与苯硅比有关，而与苯基硅氧链节的结构形式关系不大，且随苯硅比的增大，玻璃化转变温度向高温方向移动。压缩耐寒系数分析表明：在相同的苯硅比5%下，非结晶的甲基苯基结构硅橡胶具有更优异的低温性能，结晶的二苯基硅橡胶由于低温结晶使其在较长时间压缩状态下失去橡胶弹性。

摘要:为探究端面密封材料S-07不锈钢在不同参数下的摩擦学行为，构建纳米尺度下S-07不锈钢的摩擦磨损模型，以对偶件的压入深度和滑动速度作为变量，研究S-07不锈钢表面摩擦学性能及形貌变化。结果表明：随着摩擦相对滑动速度的增加（50、100、150 m/s），S-07不锈钢磨损表面粗糙度降低；随着对偶件压入深度（0.3、0.6、0.9 nm）的增大，摩擦因数呈上升趋势；磨损量随压入深度增大而增大，随滑动速度上升呈下降趋势。在微观尺度上，从位错、塑性变形等角度解释了在不同磨损条件下S-07不锈钢性能变化的原因，为该材料适用摩擦工况的选择提供了理论参考。

摘要:磁性液体(磁流体/磁流变液)作为一种新型磁控智能材料，兼顾液体的流动性及固体磁性材料的磁响应特性，在外磁场作用下可实现二者间的可逆性转换。磁性液体润滑密封因其零泄漏、自修复等优良特性受到广泛关注，特别是近年来在航天装备中的应用研究。为探讨磁性液体在航天装备中的应用，从恶劣的宇宙环境出发，分析地外空间装备研发所面临的严峻环境挑战，对高真空、高辐射、高低温热循环三大主要问题进行针对性分析，探讨磁性液体用于航天装备润滑/密封的可行性，总结相关磁性液体极端工况润滑/密封技术的进展和局限性，并提出未来研究中亟待解决的重要科学问题。

摘要:为研究盾构机主驱动密封圈压缩量以及正反面润滑油脂载荷对密封圈密封性能的影响，通过 ANSYS 有限元软件研究在不同压缩量和密封圈不同正反面加载压力下，丁腈橡胶（NBR）材料的VD形密封圈的密封性能。结果表明:在压缩量3~7 mm区间，随着压缩量的增加，密封圈接触面的最大von Mises应力先不断增加后逐渐趋于稳定，而最大接触压力不断下降；当压差保持一致时，随着密封圈正反面的压力升高，该VD形密封圈接触面最大压力也保持相近幅值的上升；当密封圈正反面压力变化时，该密封圈结构保证了接触压力的裕度，从而保证了密封结构密封效果的稳定性。通过曲面响应法，对设计的一种带反面支撑结构的VD形密封圈进行优化，得出在压缩量7 mm,密封圈正反面压力0.9-0.6 MPa时，其密封效果最好时出现在支撑角度为9.345 3°，支撑长度为59.499 mm时，优化后VD形密封圈最大接触压力提高了16%~25%。

摘要:目前被广泛应用的平面环填料组被压紧后，填料内部的应力沿轴向衰减，因此距离压盖近的环对密封的贡献较大。然而柔性石墨填料组中起主要密封作用的纯石墨环通常位于填料组的中间，两端加固石墨环的密封能力较弱。为提升柔性石墨填料的密封性能，对平面环石墨填料组进行结构优化，通过制造应力集中改变填料组受压后的应力分布，从而增大纯石墨环所受应力以提升填料密封性能。测定柔性石墨相关材料参数，利用ANSYS软件、Fluent软件对优化前后填料组的受力及密封性能进行分析。结果表明：平面环填料组在优化为V形填料组后，纯石墨环内部的应力得到提升，且整组填料与阀杆间的摩擦力更小，填料密封寿命明显更长。

摘要:核工业、航空航天等涉及高能粒子射线的领域，橡胶材料受辐照影响较大，容易失效，有必要深入研究橡胶材料的辐照老化，进而改善橡胶材料的耐辐照性能。从橡胶材料辐照老化的影响因素、辐照对橡胶材料性能的影响、提升橡胶材料耐辐照性能的方法3个方面，综述国内外橡胶材料辐照老化的研究进展；指出橡胶材料辐照老化研究主要存在两方面的不足，一方面是辐照老化影响因素的研究还处在单一因素的研究阶段，多因素协同作用对材料的影响研究较少，另一方面是从分子结构上提高橡胶材料耐辐照性能的研究甚少；建议未来橡胶材料辐照老化研究应从多影响因素的协同作用和全新分子结构的耐辐照材料的角度开展。

摘要:为探究旋转唇形密封的失效机制，综合考虑流体、微凸体、弹性变形和温度对旋转唇形密封的影响，构建旋转唇形密封多场耦合模型，并基于多场耦合模型与关键点更新策略提出混合润滑状态下旋转唇形密封的磨损退化模型仿真方法。通过设计故障模拟试验，将试验结果与仿真结果进行对比，验证了仿真方法的有效性。结果表明：唇形密封件在初期磨损速率较大，之后趋于平缓；唇尖处接触压力最大，磨损速率最大。

摘要:加速寿命试验采用加速应力进行试件的寿命试验，从而缩短试验时间，降低试验成本。为了解决密封垫片加速试验中因失效机制发生改变而导致的加速无效问题，以柔性石墨复合垫片为例，对其在不同温度应力水平下的烧失量退化数据进行分析，依次求出幂律退化方程和阿伦尼斯方程的参数，并依据激活能不变原理得到垫片失效机制未发生改变的温度应力水平区间，然后通过统计分布方法确定极限温度应力水平。研究表明，在确定失效阈值为5%的烧失量的前提下，温度应力水平773和823 K下的试样通过幂律退化模型获得的伪失效数据服从威布尔分布，且其威布尔分布下的形状参数基本一致。因此，根据加速失效机制一致性与形状参数的关系，可初步确定823 K为柔性石墨复合垫片加速试验的极限温度应力水平，为加速试验实施方案的确定奠定了基础。

摘要:为研究井下复杂工况对油管特殊螺纹接头的影响，利用Abaqus有限元软件建立螺纹接头有限元模型，在一定径向和轴向过盈量下模拟初始螺纹上扣状态，在不同轴向载荷、内压和温度下分析油管特殊螺纹整体结构完整性以及密封性能，并提出整体密封、局部密封性能指数以及综合安全性能评价方法。结果表明：在不同工况条件下特殊螺纹接头Mises应力和接触压力呈现凹型分布趋势，首尾以及最后一扣退刀槽位置是应力相对集中的薄弱部位；温差增大导致接头结构热胀冷缩变形应力水平有明显提高，内压以及轴向载荷增加使整体密封性能有所提高但台肩局部密封性能存在差异；接头使用螺纹脂提高了螺纹接头整体及局部的密封和安全性能；内压越大温度越高接头安全性越低；螺纹在拉伸载荷工况下整体安全性能有所提高，但局部台肩结合处出现分离致使安全性有所下降；在压缩工况条件下螺纹整体安全性有所上升，但受螺纹结构与抗压缩性能影响，超过一定载荷安全性能反而下降。

摘要:在液压缸中，往复动密封圈表面接触应力是决定其密封有效性的关键，但由于在工作过程中对往复密封表面接触状态进行监测的难度很大，因此对其变化规律仍缺乏深入了解。针对这一问题，以液压缸活塞杆Y形密封圈为对象，通过有限元仿真分析密封圈内唇磨损对密封圈表面接触应力的影响，确定密封圈表面接触应力的最佳监测部位；采用光纤光栅传感器（FBG）进行密封槽表面接触应力监测试验，通过铺设于密封槽的FBG传感器采集应力数据，得出密封圈周向和轴向接触应力均随内唇磨损增加呈现先增大后减小的趋势，与仿真结果一致；接触应力对密封磨损程度变化的响应灵敏度会随密封压力的增加而增大。研究结果为液压缸实际运行过程中往复动密封状态的监测提供了依据。

摘要:针对航空发动机附件机匣传动轴端机械密封易提早失效的问题，提出在其端面开设激光脸槽型的改进方法，采用试验手段研究在喷油润滑条件下，激光脸机械密封的摩擦磨损特性、热特性及泄漏情况。自主设计可模拟喷油润滑工况的机械密封试验工装，定制可进行润滑油加热的集成型液压站作为辅助系统，分别进行变工况运转试验和长时稳态工况试验。结果表明：在变工况以及稳态工况运转条件下运转后动、静环端面均无明显磨损；在介质温度较为稳定的情况下，动环和轴套温度均能保持稳定；在整个试验过程中，机械密封均无泄漏发生，表明激光脸机械密封在喷油润滑工况下具备良好的热特性和密封效果。