压缩机径向泄漏通道润滑油量的实验研究

在压缩机运行过程中,通过径向泄漏通道从压缩腔泄漏到吸气腔的气体泄漏量与堆积在该处的润滑油量有极大的关系,为了准确描述径向间隙处的润滑油量,以滚动活塞压缩机本体为基础设计一套试验装置,采用高速摄影技术对径向间隙处的润滑油进行观察和图像采集,将采集的图像导入MatLab进行图像处理,得到滚动活塞压缩机在运行过程中的径向间隙处的润滑油量。以润滑油密封角为衡量润滑油量大小的指标,分析润滑油密封角与偏心轴转速、供油量、润滑油黏度的关系。结果表明:以汽缸中心点和活塞与汽缸的理论接触点的连线作为分界线,润滑油并不以该分界线作为对称中心均匀地分布在吸气腔和压缩腔两侧,而是整体偏向压缩腔侧,并且该分布规律与润滑油黏度、偏心轴转速和供油量都无关;润滑油密封角随着转速的提高而增大,随着供油量的增大而增大,随润滑油黏度的增加而减小。     

采用油膜密封的转子压缩机内间隙泄漏研究

在转子压缩机内转子和气缸之间采用间隙配合，其泄漏通道通过油膜来密封的。考虑到转子径向间隙的动态变化，利用润滑油流动模型来计算它的制冷剂泄漏量，通过保持其它配合间隙不变，只改变转子径向间隙的性能试验来检验油膜的密封效果。结果表明，合理地设计转子径向配合的间隙值，可以有效地降低转子压缩机的泄漏损失。     

涡旋压缩机涡旋齿侧壁油膜承载力仿真分析

为提升涡旋齿润滑性能,以某型号涡旋压缩机为研究对象,通过分析动、静涡旋体啮合点的运动规律,建立涡旋齿侧壁间动压润滑油膜的理论模型;利用有限差分法求解油膜压力分布,分析油膜承载力随主轴转角、主轴转速、润滑油黏度、偏心率及涡旋体高度的变化关系。结果表明:油膜承载力随主轴转角先减小,达到排气角时会陡增,随后再次减小,因此,在转角接近排气角处油膜承载力最小,最容易产生润滑失效;提高主轴转速,使用黏度大的润滑油可提高油膜承载力,转速越高,润滑油黏度对油膜承载力的影响越大;油膜承载力随偏心率增大而增大,但偏心率过大会导致油膜过薄,加剧磨损,偏心率过小会导致齿侧间隙过大,增大气体泄漏量;增大涡旋体高度可增加油膜承载力,但其增加的幅度不断减小。     

平动回转压缩机径向间隙泄漏的研究与分析

建立了平动回转压缩机的径向间隙泄漏模型,通过Matlab编程模拟,结合热力学过程,分别求解了由速度边界层和压力边界层形成的径向间隙泄漏。同时在进气温度、压比、径向间隙、转速等不同条件影响下对平动回转压缩机的泄漏情况进行比较,分析了影响其径向间隙泄漏变化的各个因素,其中径向间隙的影响最为明显。对于润滑油的密封作用采用密封角度来近似计算,使计算结果更为合理。     

滚动转子式压缩机内转子径向间隙泄漏的研究

在滚动转子式压缩机内由于间隙配合造成的制冷剂泄漏中,转子径向间隙的泄漏量最大,它主要是以溶于润滑油的形式泄漏的。考虑到转子径向间隙的动态变化,利用润滑油流动模型来计算它的制冷剂泄漏量,并通过保持其他配合间隙不变只改变转子径向间隙的性能试验来验证泄漏对滚动转子式压缩机性能的影响。合理设计转子径向配合的间隙值,可以有效地降低滚动转子式压缩机的泄漏损失。     

涡旋压缩机的径向迷宫密封研究*

针对涡旋压缩机径向密封难以实现的难题,提出一种径向迷宫密封。用几何学和热力学方法证明基圆渐开线型涡旋压缩机径向光滑间隙密封中的泄漏气速达到声速,分析径向光滑间隙密封中泄漏气体的热力变化过程,根据临界截面上气体的气动热力特性,推导出考虑边界层摩擦损失的径向光滑间隙密封泄漏量的算法,根据能量方程和连续性方程,推导出判定径向迷宫密封中泄漏气速是否达到声速的判别式和径向迷宫密封泄漏量的算法。计算和实测两种密封在一系列相邻压缩腔压差对应下的泄漏量。理论计算和试验对比表明,给出的两种密封泄漏量的算法正确;径向光滑间隙密封和径向迷宫密封的泄漏量均随着相邻压缩腔压差的增大而增大;径向迷宫密封的直通效应随着相邻压缩腔压差的增大而更加明显;径向迷宫密封泄漏量实测值约为径向光滑间隙密封泄漏量实测值的79%,说明径向迷宫密封的密封性能优于径向光滑间隙密封的密封性能。     

直升机减速器径向石墨密封的泄露特性分析

针对直升机减速器润滑油泄漏问题,选取某直升机减速器径向石墨密封环为研究对象,应用FLUENT软件对其内部流场和泄漏特性进行数值模拟,研究径向间隙、密封块豁口间隙、压比、被密封轴椭圆度及密封环分块数对径向石墨密封泄漏特性的影响。结果表明,在其他条件相同时,密封装置的泄漏量随径向间隙、椭圆度的增大而增大,且增大速度有加快的趋势;密封装置的泄漏量随豁口间隙的增大而增大,且增大速度有减慢的趋势;密封装置的泄漏量随压比的增大近似呈线性增大;密封装置的泄漏量与密封环分块数没有明显关系。     

斯特林机动力活塞间隙密封动态特性仿真分析*

在自由活塞斯特林机动力活塞间隙密封中,间隙内的气体泄漏会引起工作腔内压力和气体质量的变化,进而影响斯特林机的工作效率。为研究在压缩循环过程中气体泄漏量对压力的动态影响,建立间隙密封长度不变、间隙密封长度单侧变化和间隙密封长度双侧变化3种不同的间隙密封物理模型,采用时间推进法,分析求解不同形式的密封对泄漏量的影响。结果表明：间隙密封在启动阶段时单向泄漏量最大,随着时间的推进,泄漏量逐渐减小后达到稳定,间隙密封长度不变的模型相较于其他2种模型的单向泄漏量最少。基于间隙密封长度不变的模型,分析气膜厚度、背压、密封长度对泄漏量的影响,对气膜间隙和背压进行优化设计。结果表明：气体质量的泄漏随气膜厚度和背压的增加而增加,随活塞长度的增加而减小;当气膜间隙为20~30 μm,活塞长度为10~15 cm,背压在3~5 MPa时,间隙密封泄漏量在3%以内,符合动力活塞间隙密封的设计要求。分析结果为自由活塞斯特林机动力活塞间隙密封提供了设计依据。     

滚动转子式压缩机的间隙泄漏模型

根据滚动转子式压缩机内制冷剂间隙泄漏的特点，利用润滑油流动模型来模拟计算制冷剂的泄漏量。计算表明，通过径向间隙的泄漏量最大，其次是通向吸气腔的轴向端面间隙的泄漏量。因此合理地设计泄漏间隙值，可以有效地降低滚动转子式压缩机的泄漏损失。     

风电齿轮箱迷宫密封泄漏量分析及结构优化设计

为了分析某风电齿轮箱内迷宫密封各参数对泄漏量的影响,利用数值模拟和构建代理模型对迷宫密封的泄漏行为开展了研究。首先,根据风电齿轮箱三维实体模型构建了其迷宫密封三维流场模型;然后,基于FLUENT软件,通过单一变量法研究了迷宫密封泄漏量随进出口压力比、润滑液动力黏度、高速轴与低速轴的转速和迷宫密封的密封齿间隙的变化规律;最后,构建了径向基神经网络(RBF)代理模型,在该代理模型的基础上,在影响迷宫密封性能的因素中,选取了密封间隙、密封腔体高度和密封腔体宽度三个结构参数作为设计变量,以迷宫密封的最小泄漏量和出口最大速度为优化目标,使用非劣分层遗传算法(NSGA-Ⅱ)获得了最优解。研究结果表明：迷宫密封泄漏量受两个转轴的转速影响很小;泄漏量与进出口压力比、密封间隙成正比,而与润滑油动力黏度成反比;求得最优解对应的参数所对应泄漏量减小了47%,出口最大速度降低了36%,数值模拟与优化理论计算结果一致。该结果可为研究迷宫密封泄漏量的影响特性提供理论依据。     

变截面密封圈温度场及密封性能分析

为研究不同工况下变截面密封圈密封特性及润滑油膜温度场与黏温特性的关系，根据变截面密封圈密封机制，建立润滑油膜三维数值计算模型，考虑黏温特性和流体内摩擦效应，采用FLUENT和MATLAB软件，研究变截面密封圈润滑油膜在实际工况下的密封特性以及温度特性。结果表明：考虑黏温特性和在定黏度2种情况下所得结果差距明显，表明黏温特性对密封特性的影响不可忽略；油膜最高温度区域均处于外界环境侧，并随工况的改变而移动；油膜最高温度值随转速增加而升高，随密封压力增加而降低，但转速的影响大于其他工况参数；随润滑油温度升高，考虑黏温特性时油膜最高温度值随之增加，而定黏度时呈先减后增的趋势；泄漏量均随转速、密封压力和润滑油温度的增加而增大，但密封压力的影响最大。     

基于瞬态有限元的齿轮箱迷宫密封泄漏研究

针对某高速列车齿轮箱迷宫密封的润滑油泄漏问题,基于ANSA软件建立齿轮箱及迷宫密封结构的有限元模型,并采用FLUENT软件对其进行多相流瞬态仿真分析,研究迷宫密封结构的相对啮合深度、节流齿厚、径向间隙、回油孔直径及个数、齿与台阶距离、齿宽、密封间隙对润滑油泄漏量的影响。结果表明：当相对啮合深度大于0.5时,润滑油泄漏量与相对啮合深度呈负相关;润滑油泄漏量与节流齿厚、回油孔直径、回油孔数量呈负相关;润滑油泄漏量与径向间隙、齿宽、齿与台阶距离、密封间隙呈正相关。根据研究结果对迷宫密封结构进行改进,改进后的迷宫密封结构润滑油泄漏量降低为原始泄漏量的3.6%。     

可变间隙密封液压缸异质环结构活塞形变研究

间隙密封液压缸因响应速度快受到了广泛青睐,其最大的缺点是泄漏量较大。结合可变间隙密封液压缸原理设计了一种新型的异质环结构,利用活塞基体材料和异质环的材料弹性变形差异产生的径向变形凸起结构提升间隙密封液压缸密封性能。建立环形异质材料结构引起活塞弹性形变的数学模型,并对活塞-异质环模型进行数值仿真。基于等效夹杂原理(EIM)对异质环不同结构参数、分布参数和材料特性下的活塞径向形变量进行计算。结果表明,软质环形结构能使活塞表面产生凸起状变形,硬质材料的环形结构能使活塞表面产生凹陷变形;异质环的长度、厚度等参数能改变活塞径向的最大变形量和最大形变所在的位置;随着异质环埋布深度的增加,活塞的最大变形量会逐渐减小。合理设置异质环的结构和分布参数以及材料特性,能有效减小间隙密封液压缸活塞-缸筒间隙的大小,从而降低泄漏量。     

双滑片椭圆转子压缩机径向间隙泄漏研究

建立了双滑片椭圆转子压缩机的径向间隙泄漏模型,对不同径向间隙的泄漏量进行了计算和分析,并和相同规格的滚动转子压缩机进行比较。结果表明:椭圆转子压缩机的径向间隙泄漏量在相同条件下大于滚动转子压缩机,两者的差值随着间隙的增大而增大,在间隙为80μm时,椭圆转子压缩机的径向间隙泄漏量最多可比滚动转子压缩机大2.352 g/s;压比对泄漏量的影响较大,在压比一定时,转速和转子椭圆面短轴和长轴之比对泄漏的影响并不明显。严格控制的径向间隙是提高椭圆转子压缩机容积效率的主要因素。     

无润滑活塞密封气体参数的计算

当使用带有切口的活塞环来密封压缩机活 塞和气缸之间的间隙时,气体穿过活塞环的切口间隙,穿过活塞环元柱面与气缸镜面以及活塞环平面（端面）与活塞环槽壁之间的间隙进行泄漏（图1）。 压缩机在运行过程中穿过活塞密封而泄漏的气体,随着通流面积的改变而变化很大,而通流面积的变化是由许多因素决定的。例如,     

钳盘式制动器制动活塞异型密封性能研究

提出将异型密封结构形式应用于汽车钳盘式制动器活塞的密封中,根据密封界面流体动力学中的弹性流体动压模型,建立制动液油膜的准一维流动的雷诺方程,给出制动活塞往复运动时的油膜厚度和泄漏量的计算方法。利用Fluent软件平台,对比分析制动活塞异型密封梅花形密封圈和标准型O形密封圈在往复运动过程中油膜厚度和制动液泄漏量受摩擦因数、制动压力、压缩量等因素影响规律。结果表明:梅花形密封圈和O形密封圈的油膜厚度随着摩擦因数的增大而增大,随着制动液压力和压缩量的增大而减小;但异型密封梅花形密封圈在相同的摩擦因素条件下有更好的润滑性能,泄漏量小,其油膜厚度相对于O形密封圈变化过程比较缓慢,降低了对密封圈的磨损;在压缩量较大的情况下,制动活塞梅花形密封圈的防泄漏能力大于传统的标准密封结构O形密封圈。制动活塞采用异型密封结构可有效减小密封圈的磨损量,有较好的防泄漏能力,能够实现良好的自密封。     

一种液压缸变间隙密封结构及流场分析

传统的液压缸间隙密封，因其密封间隙恒定而存在压力升高泄漏随之增大的矛盾。为此，提出一种压力自适应型液压缸变间隙密封结构，在压力作用下活塞中部产生径向弹性变形从而改变密封间隙。基于弹性力学薄壳理论得到活塞径向变形公式，利用ANSYS有限元软件分析了变形区域宽度、厚度等因素对内泄漏和摩擦力特性的影响。结果表明，该密封结构的密封间隙能随压力改变而自适应地变化，从而有效地调节内泄漏，提升密封性能，为设计和制造提供了理论依据。     

活塞速度和压差对冲击气缸间隙密封性能的影响

利用FLUENT软件建立冲击气缸往复运动间隙密封的模型并结合实验测试系统对其密封性能进行研究。为控制和减小往复运动中间隙密封的泄漏量,分析活塞往复运动速度、间隙进出口压差对其的影响。结果表明,当密封间隙宽度不变时,冲击气缸往复运动间隙密封的泄漏量随入口压力增大线性增大,并且压差与泄漏量的变化率不受活塞速度变化的影响;当密封间隙宽度不变时,在相同的入口压力下,泄漏量随着活塞速度的增大线性增大;冲击气缸的操作压力变化范围小导致其对泄漏量的直接影响不大,但是不能忽略压力变化通过对速度的影响而引起泄漏量的增大。     

迷宫压缩机活塞速度对泄漏量影响的研究

针对迷宫压缩机活塞速度变化对泄漏量的影响,本文采用动网格分析技术,以4HS-MG迷宫压缩机的气缸和活塞尺寸为模型,对活塞运动过程进行动态仿真模拟。研究分析表明:在一定的条件下(相同的齿形、齿数、密封间隙、压比等),随着活塞速度的增加,瞬时的泄漏量是逐渐增加,而整体泄漏量是减少的。所以该动态模拟为高速迷宫压缩机设计时速度的选取具有一定的指导意义。     

阶梯型迷宫密封流场与泄漏量影响因素计算

利用CFD技术对迷宫密封内部流场进行数值模拟,最后得出了迷宫密封内部流场的速度、压力分布云图.表明气流流经齿缝时是加速降压过程,气流在齿腔中进行的是等压增阻过程.通过分析,泄漏量随径向间隙呈线性变化,齿高越大,紊流程度下降,泄漏量越大.在转速较小的情况下,转速对泄漏量的影响非常小,但是当转速变大时,密封的泄漏量不断减少.