1012 / 2022-07-10 23:05:55

航天专用高压气瓶封头金属O形环的密封性能分析

高压气瓶是维持航天飞行器正常工作的关键承压部件，其主要用于储存各类高压气体或液体，其封头金属O形环的密封性能是高压气瓶设计与制造中的关键技术之一，金属O形环密封性能好坏影响着航天飞行器的正常运行。本文针对航天专用高压气瓶封头金属O形环密封结构，考虑密封圈的复合结构、材料弹塑性特征和工况条件，采用有限元方法建立了O形环密封结构弹塑性仿真模型，分析了不同管壁厚度、金属环外径与密封槽内径间隙、压缩率、涂层材料以及工作压力对密封件的压缩回弹特性、密封件的应力-变形特性、密封面接触应力的影响，并进行了实验验证。结果表明：O形环壁厚影响接触面上的接触应力分布，不仅对回弹量及线比压有很大影响，而且会对O形密封环造成塌陷等现象；金属环外径与密封槽内径之间的间隙越小，O形密封环与沟槽侧壁发生接触的接触应力越大，二次密封的效果越明显；压缩率过大或过小都将导致O形环密封性能下降，压缩率控制在一定范围时具有足够的线比压和较高的回弹性能；周向开孔的O形环可提高其密封效果，而且随着内压的增大，密封效果增强；聚四氟乙烯涂层对于Ｏ形环接触压力分布起到了均化作用，而对总体的压缩回弹特性影响不大。