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1. 1 結構的設計
    根據組合密封的基本原理和相關的產品信息，設計出初始的組合密封件結構，其安裝結構示意圖如圖1 所示。
    組合密封由一個內徑為71 mm，截面直徑為5. 3 mm 的O 型橡膠圈和一個L 型滑環組成，當螺旋軸運轉時，滑環受到軸套、端蓋和O 型圈的摩擦力，使滑環與端蓋和O 型圈相對靜止，并與軸套相對轉動形成主密封面。滑環的材料為填充聚四氟乙烯( PTFE)，其具有很低的摩擦因數和自潤滑性，在使用時與軸套間的摩擦力小，不易發生粘著和損壞。若僅使用O 型圈進行密封時，其與軸套直接接觸，在軸運轉時易發生磨損或陷入軸套和端蓋之間的縫隙被咬傷，加入L 型滑環則避免了這種情況，使密封結構具有更長的使用壽命。
1. 2 計算模型
    考慮到組合密封的邊界條件較復雜，因此將組合密封件及軸套和端蓋整體來分析。同時，為了減 少計算量，在考慮密封材料、邊界條件的特點和密封 結構形狀等因素后，采用平面軸對稱模型［2］。通過平面模型的形變、特性來模擬分析三維實體結構。 其中，軸套和端蓋彈性模量為2 × 105 MPa，泊松比為 0. 3; 滑環彈性模量為960 MPa，泊松比為0. 45; 橡膠 圈彈性模量為20 MPa，泊松比為0. 499［7］。
1. 3 有限元模型
    橡膠密封件具有幾何、材料和邊界三重非線性，因此很難在理論上對它進行精確的研究和全真模擬。譚晶等［2，7］在對組合密封結構進行有限元分析時，對有限元模型的建立作了相關的分析和驗證，張教超等進一步對模型的建立進行了驗證和改進。通過參考他們建立模型的方法，在建立本模型時，假設橡膠的彈性模量E、泊松比μ 為定值，且其在拉伸 和壓縮的情況下性質相同; 同時，不考慮軸套和端蓋的變形，將其邊界視為橡膠的變形約束邊界; 端蓋的 位移引起橡膠密封件的壓縮。建立有限元模型如圖2 所示。
    定義軸套、端蓋和滑環的單位類型為實體單元 PLANE42; 橡膠圈單元類型為超彈單元PLANE182。橡膠材料的Mooney-Rivlin 常數取C10 = 1. 87，C01 = 0. 47［7］。在模型上建立端蓋－O 型圈、O 型圈－滑塊、滑塊－端蓋和滑塊－ 軸套4 個接觸對，接觸單元 選擇CONTA 172 和TARGE 169。施加的約束為軸 套下邊界的X、Y 方向及端蓋上邊界的X 方向，這些 方向的位移都設置為0。求解時采用載荷步文件方 法［2，7 ］，即在端蓋的Y 方向施加一個向下的位移作 為步載荷，在O 型圈和滑塊未與端蓋接觸的一 端施加液體壓力作為第二步載荷，寫載荷步文件并 從載荷文件求解。