U-E密封设计研究

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1、第4l卷第3期2015年6月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．41，No．3Jun．2015U—E密封设计研究马莹，王良(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：基于ABAQUS平台建立了发动机燃气摇摆装置——推力室对接法兰处用u—E密封有限元模型，采用ABAQUS／Standard模块隐式算法求解了u—E密封与法兰副相接触时，u—E密封环结构参数；主、副密封唇压缩量发生变化时，压缩量与密封环等效Mises应力、·塑性应变和接触压强之间的关系等。由此得到了

2、U—E密封材料选择准则与密封结构设计准则，采用该设计准则设计、制造的u—E密封通过了37．5MPa液压强度和25MPa高压气密试验。试验结果表明：U—E密封设计准则正确、合理、适用，密封性能满足使用要求。关键词：U—E密封；密封性能；结构设计；设计准则中图分类号：V261—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2015103—0066—07DesignresearchofU--E--typemetalsealingMAYing，WANGLiang(Xi’anAerospacePropu

3、lsionInstitute，Xi’an710100，China)Abattaet：ThefiniteelementmodelofaU·-E·-typemetalsealingusedbetweenenginegasswingdeviceandthrustchambermatingflangeisestablishedbasedonABAQUSsoftware．UsingTheimplicitalgorithmofABAQUSstandardmoduleisadoptedtosolvethest

4、ructuralparameterofU．．E．．typemetalsealingringbeingincontactwiththeflangepairs，andtherelationamongVonMisesstress，plasticstrainandcontactpressureintensitywhenthelipcompressionofthemainsealingandthesidesealingischanged．Thecriteriaofselectingmaterialandd

5、esigningsealingstructureofU—E—typemetalsealingwereobtainedonthebasisoftheabovemeasures．ThenewU—E—typemetalsealingproducedinabidingbythedesigncriteriahaspassed37．5MPahydraulicpressuretestand25MPatightnesstest．Theresultshowsthecriteriaisreasonableandpr

6、acticable，andthesealingperformanceofU-E-typemetalsealingringmeetstheapplicationrequirements．Keywords：U·-E--typemetalseal；sealingperformance；structuredesign；designcriteria收稿日期：2014—10—13；修回日期：2015—02—19作者简介：马莹(1986一)，女，硕士，研究领域为液体火箭发动机密封研究与设计第41卷第3期马莹，

7、等：u—E密封设计研究670引言俄罗斯P且一170火箭发动机中使用了u—E密封。该密封在火箭飞行过程中工作稳定，性能优异，发挥了有效密封作用。u—E密封属于双道自紧式密封结构，可在高温、高压环境中工作，结构稳定性和加工工艺性好，安装拆卸方便。在某新型液体火箭发动机研制中，我国首次在发动机燃气摇摆装置与推力室对接法兰处使用。了u—E双道自紧式密封。1密封设计要求密封环工作环境为富氧燃气，工作压力为25MPa。具体设计要求见表1。表1U．E密封设计要求Tab．1Designrequirementso

8、fU．E．typemetalsealing项目内容设计要求工作压力／MPa工作温度／℃允许泄漏率／(Pa·m3·s。)工作介质法兰接口内径／mm允许法兰分离量／mm使用要求重复使用10次累积工作时间2h2密封结构与工作原理u—E密封结构示意图见图1。U—E密封由变厚度的两对主、副密封唇，支撑环，导流孔等组成。主密封唇构成第一道密封，副密封唇构成第二道密封，两道密封均为自紧式密封。主密封唇压缩量大于副密封唇，密封唇压缩量由支撑环限定以免密封唇受压变形，均布在支撑环上的导流槽用于平衡主、副密封之间的