润滑与密封

作者：黄 发，马 健，吴正洪

单位：中国航发四川燃气涡轮研究院,,中国航发四川燃气涡轮研究院,,中国航发四川燃气涡轮研究院,

关键词：U形金属密封环;密封性能;结构优化设计;结构参数分析

针对某型发动机高压转子连接结构的密封问题，设计一种U形金属密封环，分析研究密封环的密封和强度性能，探究结构参数（包括根部倒圆、壁厚、环高、接触面曲率半径、密封环接触面角度、密封环配合件角度）对密封环最大等效应力、最大接触应力的影响，基于ANSYS Workbench优化设计模块，采用代理模型结合遗传算法的优化技术对密封环结构进行优化。结果表明：安装压缩率范围为3.56%~6.33%时，可保证安装和工作2种工况下密封和强度的要求；最大等效应力与壁厚成正比关系，而与根部倒圆和环高成反比关系；接触面曲率半径对最大等效应力影响较小，但最大接触应力随着接触面曲率半径的增加而增加；选择合适的角度范围时，密封环接触面角度和密封环配合件角度对最大等效应力、最大接触应力影响均较小。密封环结构优化后，最大等效应力在安装和工作2种工况下分别减小了34.3%和30.4%，同时密封环质量减少了6.1%。对设计的U形金属密封环随整机进行了试验，结果表明U形金属密封环密封性能良好，验证了设计的合理性。

来源：2020年第7期

《润滑与密封》期刊编辑部

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