Y型往复密封结构参数与摩擦特性的研究

Y型密封圈的不同结构设计参数对往复密封的摩擦力有显著的影响,而摩擦力的大小对往复密封圈的使用寿命又有着密切的关系。本报告用正交设计以唇部倒角、唇厚、过盈量、根部高度等四个因子二个水平,采用正交L_8表安排了八组不同Y型密封圈的设计参数,并用RS—1型往复密封试验台进行了不同压力,不同往复速度对摩擦力影响的试验。结果表明,摩擦力随着压力的增大而增大,随着往复速度的增加而减小。另外根据方差分析结果;     

基于离散元法的锥形筒仓中颗粒流体的数学模拟

采用离散元法对ABS塑料球在筒仓内的流动进行数值模拟,并测定了ABS球的回弹及休止角等微观物性参数,验证了离散元模型中颗粒接触参数的正确性. 基于正交实验法考察了锥形改流体参数对料流的影响,分析了仓壁压力分布规律. 结果表明,锥形改流体参数对物料流型的影响顺序为锥形改流体倾角>锥形改流体距卸料口的高度>锥形改流体高度;锥形改流体倾角<120o时中心流无法转变为整体流. 添加合适的改流体后仓壁所受最大压力减小为原来的一半,最大压力位置上移.     

LNG接收站用低温球阀阀座唇形密封圈接触特性分析

低温球阀是液化天然气(LNG)接收站中必不可少的流体管道控制装置之一,其在低温工况下工作时阀座密封易发生泄露,严重威胁工业生产的正常运行。本工作基于热固耦合方法研究了LNG接收站用低温球阀唇形密封圈与阀体和阀座的接触特性,包括接触间隙和接触压力。结果表明,受低温介质的影响,唇形密封圈上存在较大温差,导致密封圈上的Mises应力大幅增加,最大Mises应力达到204.92 MPa。相比于常温工况时,低温工况时唇形密封圈的接触间隙变大,接触压力减小,最大接触间隙值达到-0.72 mm。增大弹簧预紧力在一定程度上可以改善低温工况时唇形密封圈的密封性能,增大接触压力。本工作对低温球阀的阀座密封设计和研究具有一定参考价值。     

不同截面型腔的溢流法流体辅助注塑工艺的实验分析

基于自行构建的流体辅助注塑实验平台,对5种不同截面型腔管件的溢流法气体辅助注塑(GAIM)和水辅助注塑(WAIM)进行了实验研究。研究了辅助介质对管件流体穿透截面形状、残余壁厚大小和流体穿透率的影响规律以及工艺参数对流体穿透率的影响规律,并分析了其影响机理。实验发现:气体的穿透截面趋于型腔截面形状,水的穿透截面趋于圆形;GAIM的五截面管件的最小残余壁厚均大于WAIM,最大残余壁厚均随着内切圆圆心到壁面的最大距离的减小而减小;气体的穿透率较水的穿透率小,均随着圆率的增加而增加,随气体/水注射压力的增加而增加,随气体/水注射延迟时间的增加而减小,随熔体注射温度的增加而有所增加。这些发现为GAIM和WAIM制品截面设计及工艺参数调节提供了参考。     

磨料射流切割石油管柱工具摩擦力分析

本文设计了一种磨料射流切割石油管柱切割工具,由于工具需要在高压流体环境下进行切割作业,所以安装了组合密封圈对其进行密封,使用的组合密封圈具有承受高压、阻砂进入切割工具内部的功能。密封圈与切割工具切割中心轴进行密封接触阻碍中心轴旋转其产生的摩擦力大小影响切割工具的转速,本文通过对切割工具摩擦力大小进行分析为切割工具选择动力源大小提供了依据。计算方法以弹性力学理论为基础,通过对预压缩状态下及高压流体压力作下组合密封圈的受载和变形作详细的研究及计算而导出计算公式。通过理论分析为切割工具的转速控制及工具机械设计提供了实际的指导意义,提高了磨料射流切割工具的切割效率。     

安装过盈量和介质压力对旋转轴唇形橡胶密封圈密封性能的影响

以水下工作的旋转轴唇形橡胶密封圈(简称唇形密封圈)为研究对象,基于有限元分析方法研究安装过盈量和介质压力对唇形密封圈密封性能的影响。使用ANSYS软件创建唇形密封圈的三维轴对称有限元分析模型。仿真结果表明:唇口接触宽度与最大接触压力随着安装过盈量的增大而增大,且安装弹簧的唇形密封圈接触宽度和接触压力比未安装弹簧的唇形密封圈大;随着介质压力的增大,唇口最大接触压力增大,接触压力的最大值出现在唇口尖端处,最大接触压力始终大于介质压力。     

海上风机钢桩桩塞器橡胶密封圈性能的有限元分析

基于控制变量法与正交试验法,对海上风机钢桩桩塞器橡胶密封圈性能进行有限元分析,研究了材料硬度、接触面摩擦因数、压缩率和接触面椭圆度,以及截面几何参数对桩塞器橡胶密封圈性能的影响。结果表明:桩塞器橡胶密封圈的材料硬度与压缩率增大均会使其密封性能提升,但同时也会产生负面影响;接触面摩擦因数增大对其密封性能无明显影响;截面几何参数对其工作性能影响从大到小依次为截面宽度、接触面椭圆度、截面长度。     

不同角度内模填充衣架型机头的数值模拟

利用Polyflow软件对填充了不同角度内模的衣架型机头流道进行了模拟。研究了不同内模夹角对流道压力分布、出口压力、出口速度以及流道内流体停留时间的影响。结果表明:不同角度内模填充机头流道后,流道压力分布、出口压力和出口速度无明显改变;流道内物料主要停留在歧管端部;通过改变内模夹角,可以改变物料最大停留时间及停留面积,内模夹角为40°时,流道内最大停留时间短,物料停留少。     

用Workbench对深海电机密封圈进行有限元分析

用Workbench建立深海电机密封圈的有限元模型,计算密封圈在安装和工作过程中的受力和变形情况。结果表明:安装过程中密封圈所受应力先增大后减小,壳体移动距离为0.17mm时,密封圈在Y方向所受应力最大;随着壳体继续运动,密封圈所受应力逐渐减小;当壳体移动距离为0.86mm时,密封圈所受应力几乎不再变化;密封圈在X方向所受应力可表示预紧力,电机正常工作时密封圈所受最大应力大于安装时的预紧力,可以保证电机正常工作。     

变截面密封圈几何参数对密封性能的影响

通过ANSYS软件建立变截面密封圈的三维有限元接触分析模型,研究了密封圈的密封性能和几何参数对其密封性能的影响。结果表明:密封面润滑边界曲线处的接触压力最大,边界曲线处的接触压力远高于密封压力,密封圈具有良好的密封性能。润滑边界曲线的波幅、边界圆角对密封面接触压力有较大影响;波形数、截面角度对密封面接触压力影响不大。     

接触式机械密封端面平均温度耦合计算方法

研究接触式机械密封端面平均温度与端面摩擦因数相耦合的计算方法问题。将机械密封环简化为等截面当量筒体,推导出了接触式机械密封端面平均温度的计算式,给出了密封环简化为当量筒体的具体方法;基于分形理论,建立了接触式机械密封端面摩擦因数计算模型。考虑端面平均温度与端面摩擦因数的相互耦合关系,提出了端面平均温度的具体计算方法。通过模拟计算,对B104a-70型机械密封端面平均温度的影响因素进行了分析。结果表明,端面平均温度随着弹簧比压或密封流体压力的增大,线性地增大;随着转速的增大,近似线性地增大,且端面越光滑,线性越好,增大的幅度也越大;随着端面分形维数的增大或特征尺度系数的减小,非线性地增大,当端面较粗糙时,端面平均温度的变化较小;当端面较光滑时,随着端面分形维数的增大或特征尺度系数的减小,端面平均温度迅速增大。     

合成气压缩机浮环密封漏油机理分析

合成气压缩机气缸中的介质是有毒、易燃易爆的合成气体,气缸的工作压力高、内外压差大,因此,防止压缩机内介质向外泄漏非常重要,压缩机轴端密封采用浮环油膜密封,浮环密封漏油将会导致严重的后果。本文分析了轴端浮环密封的漏油机理,制定了合理的改进措施,以保证压缩机机组的可靠运行。     

介质温度对换热器胀接接头的影响分析

在换热器不同的工作介质温度下,选取液压胀接后的管板与接头为研究对象,建立了换热管与管板接头三维有限元模型,模拟分析了在10种介质温度下接头胀接后的密封性能和拉脱强度。计算结果表明,在工作状态下,残余接触压力随管程介质温度的升高先增加后减小,然后趋于稳定;拉脱力随温度升高先增大,然后趋于稳定。同常温相比,管程的介质温度升高使它的密封性能和拉脱强度都得到增强。     

考虑密封环材料属性和表面形貌干气密封启停阶段的动态接触特性分析

干气密封启停阶段的端面接触是不可避免的,为了揭示端面发生接触时的力学特性以保证干气密封稳定运行,运用统计学接触理论和等效阻尼思想,考虑密封环材料属性,推导出适用于分析干气密封干摩擦界面法向动态接触刚度和动态接触阻尼的解析模型,并通过实验测得密封环真实表面形貌,确定了接触模型的初始参数。探究干气密封端面发生接触时动态接触刚度和接触阻尼等参数的变化规律。结果表明,动态接触刚度随接触比压、扰动振幅的增大而增大。扰动频率对动态接触刚度的作用效果远小于接触比压或振幅对接触刚度的作用效果。动态接触阻尼随接触比压的增大而增大,随扰动频率和振幅的增大而减小。通过与多种经典接触模型对比,当前的计算结果与GW模型更为接近。针对干气密封碳化硅作为动环、石墨作为静环的配对方式,在端面未发生磨损时,结合面的微扰动态特性以动态接触刚度为主,动态接触阻尼较弱。法向接触特性的变化主要考虑50%临界脱开转速之前的接触阶段。     

双氧水工作液泵泄漏故障分析及对策

针对双氧水生产中的工作液输送泵的机械密封泄漏故障进行了失效分析。经过密封理论计算和输送的工作液中所含的主要成分的化学物理特性的研究,发现引起密封失效的主要原因是密封冲洗方案和“O”型圈材料的选择有误。经调整机械冲洗方案格更换“O”型圈材料后,机械密封泄漏问题解决。     

颗粒介质用机械密封热力耦合变形及摩擦磨损研究

在含有颗粒介质的工作环境中下,硬质材料配对机械密封环的热力耦合变形和摩擦磨损对机械密封的泄漏和使用寿命起着至关重要的作用。考虑动静环和颗粒介质的摩擦,试验测定了摩擦系数,建立了动静环热力耦合的有限元计算模型,研究了WC-Co硬质合金和无压烧结碳化硅（SSiC）陶瓷两种硬质材料密封的温度场和端面变形规律,分析了不同工况下的密封间隙变化规律。试验测试分析了密封环温度、磨损前后的泄漏及表面粗糙度,讨论了端面的磨损机理,验证了计算模型的准确性。结果表明：考虑动环磨粒摩擦热的有限元模型能准确地预测密封的温度和端面变形;耦合作用下动静环端面呈现外径脱离、内径贴合的变形,且变形差异程度随压差和转速的增大而加剧;变形导致端面磨痕分布不均匀,内径磨痕较严重。WC-Co硬质合金配对密封环的端面变形小、泄漏量小,高硬度WC颗粒对Co基体能产生很好的“阴影效应”,具有良好的耐磨粒磨损性能。SSiC陶瓷材料韧性差,易产生片状磨屑,形成过渡型磨粒磨损,材料耐磨性较差,泄漏量增加明显。在磨粒工况下,WC-Co硬质合金机械密封具有泄漏小、耐磨性强的特点。研究结果为颗粒介质中机械密封的材料应用及设计优化提供了参考。     

高速高压螺旋槽干气密封端面温度的测试分析

由于高工况和端面间隙3~5 μm, 因而对端面温度的测试技术是个难点, 更是研究端面微尺度热流体力学的关键点。采用LabVIEW对端面温度编写测试程序, 选定符合要求的传感器等设备, 确定相应的测试技术, 采取抑制干扰的措施, 对端面温度进行测试, 研究不同工况和启停阶段下端面温度的分布和其原因。试验结果表明:不同压力和转速下, 端面的温度分布:根径大于内径大于外径, 最高温度发生在根径处, 为90.90℃, 说明非接触状态下, 以根部大压降引起的热耗散所产生的温升为主。启停阶段外径温度最高, 说明接触状态下, 以固体壁面间摩擦产热为主。这与先前利用热耗散变形得到的理论结果相吻合, 验证了根径区域为温度最高点。试验结果为今后考虑热耗散下的槽形优化提供了依据。     

机械密封磨合过程端面接触特性

为研究和掌握机械密封磨合过程端面接触特性的变化规律,考虑机械密封端面微凸体实际微接触面积与微接触截面积之间的区别,对微凸体临界弹性变形微接触面积和临界塑性变形微接触面积的表达式进行修正;推导得出机械密封端面弹性接触面积比、弹塑性接触面积比和塑性接触面积比的表达式。对B104a-70型机械密封进行磨合试验,试验介质为20℃清水,压力为0.5 MPa,弹簧比压为0.15 MPa,转速为2900 r·min^-1。研究结果表明,随着磨合过程的进行,软质环端面迅速趋于光滑,磨损率迅速减小;磨合使密封端面间的接触特性发生了较大的变化,量纲1真实接触面积由0.00348增大到0.00567,弹性接触面积比由0.716增大到0.822,弹塑性接触面积比由0.231降低到0.128,塑性接触面积比由0.053降低到0.050。     

大型氨合成塔双锥密封过程的数值模拟

通过建立一大型氨合成塔封头法兰双锥环密封结构的三维有限元分析模型，得到预紧和正常操作两种工况下密封面上的垫片应力，并探讨了双锥环内侧与顶盖圆柱面之间径向间隙对密封性能和双锥环应力的影响。有限元结果表明：封口直径为2230mm的双锥结构参照GB150进行设计，其密封性能能够得到保证。