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在早期，國內報道的深海旋轉軸密封主要是從承壓型密封方面來考慮的。1982 年，我國的張訓義就提出了深海動態(tài)密封，主要是分析O型密封圈在深海環(huán)境下 1000m內的往復運動、旋轉運動和振蕩運動的動態(tài)密封情況；1993 年，國內學者從材料的選擇、結構特點和經濟效益等方面報道了機械密封在水下機器人中的應用；1994 年，美國報道了一種用于深海旋轉軸的雙重密封專利。
深海承壓型密封相當于常壓環(huán)境中使用的高壓密封，它的不同之處在于，常壓下的高壓密封一般可以防止流體從設備內部向外部泄漏，而深海密封是防止外部流體沿密封件進入設備內部，并且其允許的泄漏量很小。
推進系統(tǒng)的主要功能是為水下裝備的航行提供所需要的推進動力，其密封的可靠性直接影響裝備作戰(zhàn)任務的完成。針對推進系統(tǒng)無潤滑密封問題，應用可靠性技術、材料學、動密封技術和磨損理論等，分析了該系統(tǒng)的動態(tài)特性和失效機理，并建立系統(tǒng)有限元模型，用于研究不同載荷和環(huán)境條件下系統(tǒng)密封件的變形情況和密封特性。
橡膠是一種各向同性、可高度變形、高彈性和壓縮性較小的材料，其不僅具有類似于金屬材料的彈性，還具有類似于黏性液體吸收能量的性質。同時，由于橡膠材料的特性非常復雜，其材料和幾何特性均呈非線性變化，在實際應用中，往往還存在著邊界條件復雜和接觸非線性等問題。所以，橡膠結構的有限元分析屬于非線性有限元范疇，其非線性突出地表現在以下3方面：①橡膠材料的應力應變關系是一個非常復雜的非線性函數，用應變能函數表示；②橡膠在力的作用下，一般伴隨著大位移、大應變，其應變位移關系也是非線性函數；③密封計算的邊界條件非常復雜，必須包含接觸面的受力計算，呈非線性關系。
根據密封系統(tǒng)的結構特點、密封件實際尺寸和溝槽尺寸，建立具有剛柔接觸的密封系統(tǒng)有限元模型。密封件的材料為橡膠材料，近似為不可壓縮超彈性體，密封套固定約束，密封套和外軸均與橡膠圈接觸。
對此模型進行網格劃分，模型全部采用六面體單元，并且在外軸外側劃分 4 層較密網格。這是因為這部分單元與密封圈、密封套接觸，存在應變，而外軸內部幾乎不存在變形。
O 型橡膠圈是一種擠壓型密封。擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發(fā)生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質的內壓，則不發(fā)生泄漏；反之，則發(fā)生泄漏。在動密封系統(tǒng)中，O 型橡膠圈與外軸、密封套有3個接觸面。根據 O 型橡膠圈的密封工作原理，3處接觸面的接觸壓力皆大于工作水壓時，才能達到密封效果。因此，在以下的分析中，分別計算、分析了O型橡膠圈3個接觸面在指定工作水壓和工作轉速下的接觸壓力，并判定O型橡膠圈是否可以達到密封效果，進而確定工作水壓和工作轉速對O型橡膠圈密封性能的影響。
在此次分析中，分別在水壓為 0 MPa、0.5 MPa、1 MPa、1.5 MPa、2 MPa 時分析動密封系統(tǒng)，并得出在各水壓下O型橡膠圈所承受的接觸壓力。
從分析結果中可以看出，當水壓為 0 MPa、0.5 MPa時，只有Ⅰ、Ⅲ接觸面上的接觸壓力較為明顯。隨著水壓的增大，在水壓達到 1 MPa 后，Ⅱ接觸面上的接觸壓力逐漸明顯且趨于穩(wěn)定，各水壓下 O 型橡膠圈所承受的接觸壓力也是在不斷增大的。至于接觸壓力不均，則是因為在外軸運動的過程中，所產生的波動可能會導致接觸壓力的受力不均，并且橡膠圈的爬行可能會加劇這種情況的發(fā)生而引起的。
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