光纤密封技术的优化设计

针对爆炸冲击载荷下光纤的密封问题,提出了一种新的双光纤的密封技术,并就此进行了静态检漏与动态实验,实际测试了其密封性与光性能,取得了较好的实验结果.     

两用光纤窥镜的设计

介绍一种能在空气和具有一定透明度的液体中使用的两用光纤窥镜。阐述了在设计中考虑和解决的几方面问题。给出了技术性能参数。     

基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤布拉格光栅冲击定位系统

以光纤布拉格光栅(FBG)为传感网络,构建了复合材料冲击载荷实时在线监测系统,研究了基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤-碳纤维复合材料结构冲击定位方法.针对同一冲击点,分析不同传感信号,获得了冲击响应信号小波包能量谱,分析结果表明小波包能量谱中特定阶数对冲击敏感.改变冲击点位置研究小波包能量谱与冲击位置之间的关系,提出将第6阶小波包能量值作为冲击定位的特征向量.采用支持向量回归机建立样本数据的回归模型,预测冲击载荷位置,并对支持向量机的相关调整参数进行了优化.实验表明,支持向量机的网络测试误差为4.81％.研究结果可为碳纤维复合材料(CFRP)层状结构的冲击性能评估提供可行的实验方法.     

单模光纤探针式光学轮廓仪的基础研究

本文提出了单模光纤探针式光学轮廓仪的构成及工作原理,重点分析了光纤探针的基本理论,导出了理想状态下光纤探讨与被测表面的耦合效率,分析了光纤探针扫描时表面轮廓对语效率的调制原理,给出了单模光纤探针探头的基本结构,在实验中用单模光纤探针式光学轮廓仪实验装置进行了测试,给出了实验结果的误差分析,并与多模光纤探针的测试结果进行了比较     

光纤复合材料结构低速冲击判位研究

复合材料智能结构容易产生从表面无法探测到的低速冲击损伤。试验利用光纤复合材料结构中布拉格光纤光栅传感器受到低速冲击后中心波长随应力变化这一特性,在恒温下用布拉格光栅对复合材料智能结构受到的低速冲击位置给出判别。通过计算冲击待测数字采样信号与所有冲击模板数字采样信号的Hausdorff距离,给出两者的相似度,利用相似度判别复合材料结构低速冲击位置。试验表明布拉格光纤光栅传感器可以监测复合材料冲击信号,能够对复合材料结构低速冲击进行判位研究。     

光纤复合材料结构低速冲击判位研究

复合材料智能结构容易产生从表面无法探测到的低速冲击损伤。试验利用光纤复合材料结构中布拉格光纤光栅传感器受到低速冲击后中心波长随应力变化这一特性,在恒温下用布拉格光栅对复合材料智能结构受到的低速冲击位置给出判别。通过计算冲击待测数字采样信号与所有冲击模板数字采样信号的Hausdorff距离,给出两者的相似度,利用相似度判别复合材料结构低速冲击位置。试验表明布拉格光纤光栅传感器可以监测复合材料冲击信号,能够对复合材料结构低速冲击进行判位研究。     

工程化光纤光栅应变传感器的制作及其应用

分析了适用于动态应变测量的光纤光栅传感器所应满足的条件，并进行了相关实验。在实验的基础上，设计并制作了一种适用于工程化的光纤光栅动态应变传感器。对等强度水泥梁以及实际工程中的卢浦大桥等场合，用该光纤光栅应变传感器与传统的电阻应变片传感器进行了对比验证。实验结果表明，光纤光栅应变传感器具有很高的精度。     

基于全光纤干涉的新型光纤长度测量系统

设计了一种新型的光纤长度测量系统,该系统基于全光纤干涉系统,通过扫频系统和压电陶瓷实现对两束相干光信号的相位差进行调制,并在信号处理端检测出待测光纤的消光频率从而计算出待测光纤长度.与传统的时域反射仪(OTDR)测量方法相比,该系统不存在测量盲区,适用于各种长度光纤的测量.从理论上分析了系统的可行性,并用实验加以验证.实验结果表明该系统的测量结果与OTDR基本一致.     

一种高压光纤气密封转接装置的设计

在进行某种密闭容器精密光学实验时,要求光纤贯穿密封转接装置能抵抗近2 MPa的高压冲击波。采用裸光纤直接灌胶密封方式设计一种光纤气密封转接装置,通过在装置内设置多个灌胶筒并合理选择灌胶筒的内径和灌胶密封段长度,使转接装置的密封抗压能力得到明显增强。检测结果表明:设计光纤气密封转接装置漏率小于1×10-9Pa·m3/s,能够抗2 MPa的超压气体冲击,且光信号传输衰减小于1 dB。     

一种新型光纤陀螺仪的实验研究

介绍了一种新型光纤陀螺仪—再入式光纤陀螺仪(Re-FOG)的工作原理,这种新型陀螺仪通过缩短光纤长度克服了温度和应力引起的误差。在研制陀螺仪样机的基础上,进行了实验研究。实验结果表明,使用短光纤可实现等效多倍长度的普通光纤陀螺的检测,文中所研制的陀螺零偏稳定性优于4°/h,达到中等精度水平。     

基于斯特封的往复密封摩擦磨损界面性能实验研究

斯特封是常用的往复密封件,其中斯特封的PTFE圈性能及活塞杆表面材料在往复密封过程中起着重要作用。搭建往复密封实验台,取4组添加碳纤维PTFE的密封圈分别与镀Cr膜活塞杆和镀DLC膜活塞杆进行往复密封台架实验,实验后获取使用过的4组密封圈作为实验样本,并取1个全新未使用的添加碳纤维PTFE的密封圈作为参考样本。通过三维白光干涉表面形貌仪、场发射环境扫描电子显微镜和冷场发射高分辨扫描电子显微镜分别对实验样本的密封唇进行表面形貌、表面磨损和磨损表面元素进行测定。通过实验测定,得出镀膜材料脱落形成磨粒导致密封圈表面磨损。还对密封圈的加工方法和活塞杆镀膜材料的选择提出了建议。     

三种型式轴封的摩擦功耗测定与比较

摩擦功耗是评价轴封节能与否的重要指标。利用MMU-2摩擦磨损试验机对3种结构型式轴封即填料密封、机械密封和360度旋转式组合密封的摩擦功耗进行了测定。试验结果表明:3种型式轴封的摩擦功耗随转速的增大而增大,填料密封摩擦功耗最大,机械密封摩擦功耗次之,360度旋转式组合密封摩擦功耗最小;不同材料的填料密封的摩擦功耗不同,碳纤维填料密封和四氟填料密封摩擦功耗基本接近,并且远远低于芳纶填料密封。该结果为正确选择轴封提供了重要的参考依据。     

基于液压往复密封的聚醚醚酮性能研究及其应用

针对液压往复密封的低摩擦、高耐磨、耐高压抗挤出、耐液压油等独特工况条件,采用聚四氟乙烯(PTFE)和碳纤维对聚醚醚酮(PEEK)材料进行填充改性,研究改性PEEK材料的力学性能和摩擦磨损性能,并与填料改性PTFE材料进行比较。通过结构设计和有限元仿真分析,对改性PEEK材料与弹性体材料组合的密封件在不同温度下的密封性能进行了模拟和分析,并通过密封功能试验对模拟分析结果进行了验证。结果发现:质量分数20%PTFE填充改性PEEK材料的摩擦因数最低,且其对金属摩擦副无损伤,更适用于液压往复密封;组合密封能有效克服PEEK材料弹性性能差、安装困难的不足。有限元仿真分析结果表明,组合密封在不同温度下能很好适应42 MPa的压力。密封功能试验表明,组合密封比单一PEEK材料密封的启动摩擦力小、泄漏率低,证明改性PEEK材料可替代聚四氟乙烯和尼龙材料应用在液压往复密封领域。     

Tribological Evaluation of an Al2O3-SiO2 Ceramic Fiber Candidate for High Temperature Sliding Seals

A test program to determine the relative slitting durability of an alumina-silica candidate ceramic fiber for high temperature sliding seal applications is described. Pin-on-disk tests were used to evaluate the potential seal material by sliding a tow or bundle of the candidate ceramic fiber against a superalloy test disk. Friction was measured during the tests and fiber wear, indicated h the extent of fibers broken in the tow or bundle, was measured at the end of each test. Test variables studied included ambient temperature from 25° to 900°C, loads from 1.3 to 21.2 N, and sliding velocities from 0.025 to 0.25 m/sec. In addition, the effects of fiber diameter and elastic modulus on friction and wear were measured. Thin gold films deposited on the superalloy disk surface were evaluated in an effort to reduce friction and wear of the fibers.

In most cases, wear increased with test temperature. Friction ranged from 0.36 at 500°C and low velocity (0.025 miser) to over 1.1 at 900°C and high velocity (0.25 m/sec). The gold films resulted in satisfactory lubrication of the fibers at 25°C. At elevated temperatures diffusion of substrate elements degraded the films. These results indicate that the alumina-silica (Al₂O₃SiO₂) fiber is a good candidate material system for high temperature sliding seal applications. More work is needed to reduce friction.     

变间隙密封液压缸密封间隙测量技术研究

为了实现变间隙密封液压缸密封间隙量的测量,以活塞唇边简化为厚壁圆筒模型,以迦辽金位移函数为理论基础推导出活塞唇边的变形关系式,采用LabVIEW对液压缸密封间隙进行仿真实验,通过超声波测量来验证测量结果,实现对压力、密封间隙、活塞运动位移量的数据采集和数据处理。结果表明：仿真实验和超声波的测量结果的最大误差为7.94%,其密封间隙的测量方法是可行的。所设计的测量系统缩短了测试时间,为变间隙密封液压缸的性能测试提供了理论和实验的支撑。     

舰船艉轴密封填料的试验研究

介绍了舰船艉轴密封的特点和要求，分析了舰船艉轴填料密封的结构形式和实效，在比较、试验和筛选密封填料材料的基础上，采用了两种编织形式的合成纤维复合填料，并通过实船试验，取得了良好的密封效果。     

适应振动工况的气体连接器密封结构设计与试验

新一代航天运载器发射过程要求气体连接器在运载器点火至起飞与气体连接器分离的时段保持供气状态,并在发射过程振动条件下保持可靠密封。针对任务需求,对原连接器进行了模拟试验,试验证明O形圈端面密封结构不能满足规定的使用要求。在分析的基础上确定将端面密封结构改进为径向密封结构。新型连接器样机通过了地面振动模拟试验,产品装机参加了靶场飞行试验任务,经考核其性能和可靠性满足规定条件下的使用要求,为在其他型号上或领域内的应用打下了基础。     

汽车前盖大灯缓冲密封条设计研究

概述了汽车前盖大灯缓冲密封条的类型及机制,讨论了其常见的外观缺陷。针对项目开发中的前盖-大灯特殊造型,运用有限元分析软件对缓冲密封条设计方案进行研究和评估,通过优化各设计参数,提升密封条的弹性势能和反力,减少前盖过关行程,避免前盖动态关闭过程中前盖-大灯硬-硬接触,以达到保护前盖系统大灯表面的目的。改善后的密封条通过了子系统系耐久以及整车耐久等各种工况的验证。结果表明:设计优化后的密封条起到了保护大灯的作用,且没有产生其他外观和功能问题。     

旋转速度对磁流体密封能力的影响研究

根据磁学理论进行了磁回路的磁系统设计，在此基础上研制了磁流体密封的实验装置，同时进行了速度和密封能力关系的实验研究，特别考察了小轴径在低旋转速度和静止时磁流体密封能力的变化，试验结果表明，随着轴的转速的提高，密封能力下降，而且速度越高，理论和实验的背离现象越严重；小轴径低旋转速度时，对磁流体密封的密封耐压能力基本无影响。     

间隙对磁流体密封水介质的影响规律

为提供磁流体密封水的应用技术支持,研制了磁流体密封的试验装置,提出了新的试验方法来验证和解释理论分析和推导的正确性。试验中采用不同的密封间隙,以确定磁流体密封能力与密封间隙之间的关系。试验结果表明,磁流体的密封能力随密封级数的增加而提高;在一定范围内随密封间隙的增大而减小;密封间隙在0.05-0.20 mm时,效果较好,同时密封级数有一个最佳值;但是在特别小的时候,与所有文献报道不同的是密封能力不是提高而是在减小。