随着近年来我国工业的快速发展,汽车行业、航空航天、船舶、石油能源等高科技领域对工业装备的密封要求越来越苛刻,密封泄漏轻则降低装备的使用效率,重则毁坏结构物本身并对环境造成污染。蓄能弹簧密封圈结合了PTFE(聚四氟乙烯)材料优良的耐摩擦和耐腐蚀性以及金属弹簧的高回弹特性,使其可以在很宽的压力范围内下完成密封过程,对该类密封圈的密封特性进行分析很有必要。本文主要工作如下:(1)以单点系泊系统液滑环为例,阐述了V形蓄能弹簧密封圈的工作原理,给出用于表征静态密封性能的峰值接触压力、线接触应力等物理参数,搭建了V形蓄能弹簧密封圈的二维轴对称数值模型,验证了金属蓄能弹簧对密封接触的补充作用。并分析了过盈量、密封夹套材料弹性模量和密封圈直径对峰值接触压力、接触宽度的影响,结论如下:密封唇部的接触宽度随内径、夹套弹性模量的变大而缩小,过盈量变大,接触宽度也跟着变大,峰值接触压力随着压缩量的变大先变大后变小,随着夹套弹性模量变大而变大,随着密封圈直径的变大而缩小。使用极差法对正交试验结果进行分析,满足密封前提下各参数影响密封圈峰值接触应力的优劣顺序:唇厚、唇口直径、唇长、被压环厚;参数改变对密封圈线性接触应力的影响优劣顺序:唇长、唇口直径、唇厚、被压环厚。综合二者得到最后的各因素优劣顺序:唇厚、唇口直径、唇长、被压环厚。此工况下密封圈的设计应充分考虑过盈量、夹套材料属性、结构参数对其密封性能的影响,安装时过高的过盈量将导致接触宽度急剧增加,加速密封圈表面的磨损,会降低其使用寿命,设计时如果想获得更高的压力分布,可以通过增加过盈量、夹套材料弹性模量、优先改变唇厚的方法实现;如果想提高密封圈使用寿命,降低摩擦磨损发生的概率,在保证密封的同时可以通过减小过盈量和优先改变密封圈的唇长尺寸来实现。(2)以液压缸密封环境为例,对V形蓄能弹簧密封圈的往复动密封模型进行有限元分析,得到其在0-20MPa流体压力下的应力应变分布图。结果表明:密封圈在高压下容易发生破坏的部位包括动密封唇接触部位、支撑部位、背部与弹簧接触部位以及靠近弹簧支撑部位的腰部;蓄能弹簧根部和上半部的腰部,尤其当密封压强增加到15MPa时,最大应力应变区域迅速扩大,该类密封圈密封夹套外行程的应力值更大,更易失效。推导出简化一维雷诺方程,用来表征密封间隙处流体的流动特性,建立动密封的数值仿真模型,将提取出的密封唇部接触压力分布作为边界条件,利用逆向求解法(IHL)得到动密封过程中内外行程膜厚,考虑动压效应对入口位置的油膜厚度更新,迭代计算求得不同工况下泵回率、流体摩擦力的改变趋势。结果表明:蓄能弹簧密封圈在低压力工况下同样具有良好的密封性能,活塞杆轴向移动速度(往复速度)增大,油膜厚度同样变大;速度变大,不同压强下密封圈的泵回率、活塞杆上的流体摩擦力逐渐变大;压缩率变大,泵回率、流体摩擦力也变大;速度变化对泵回率的影响更大;密封夹套材料弹性模量越大,唇部接触宽度越小,峰值接触压力增大,内外行程的摩擦力越小,泵回率越小。