温度对组合型织构油封密封性能的影响

耦合流体力学、变形分析、接触力学、能量守恒方程和黏温黏压方程,建立具有表面组合型织构油封的密封区域混合润滑数值模型,研究温度对表面组合型织构油封密封性能的影响;通过有限差分法对数值方程离散求解,得到不同表面织构油封唇口的温度分布及不同转速下油封唇口的最高温度,对比分析温升对油封泵吸率、油膜厚度、摩擦扭矩等密封性能的影响。结果表明：油封最高温度位于唇尖处,无织构油封最高温度略高于织构油封,随着转速的增加,油封最高温度也都随之增加;织构的存在会引起油封泵吸率的增加和平均油膜厚度变大;随着温度的升高,油封泵吸率、摩擦扭矩、油膜厚度都会逐渐减小,油封密封性能明显下降,温度升高至一定程度,油封泵吸率会变为负值。     

PTFE油封技术发展趋势

介绍聚四氟乙烯油封的研究发展过程以及目前国内外材料和结构的研究现状,展望聚四氟乙烯油封的发展趋势,指出PTFE油封总体技术方案应从流体动力学分析、油封结构深层次研发、油封唇口材料的深层次应用及油封台架试验验证方面入手,针对改善高转速下油封的跟随性、高温下唇口过盈力的保持及降低高线速度下唇口磨损方面进行重点技术研究,通过对油封腰部韧性、唇口回复性及油封润滑状态等方面的控制,来保证产品达到使用要求的性能与寿命。     

工程机械密封系统的合理使用

1.影响密封性能的主要因素 (1)系统压力 油封有最低启动压力要求。低压工作应选用低压摩擦性能好、启动阻力小的油封;高压时要考虑油封受压变形的情况,需用防挤出挡圈,沟槽加工方面也有特殊要求。此外,不同材质的油封具有不同的最佳工作压力范围。常用的聚氨脂油封最佳工作压力范围为2.5～35 MPa。     

螺旋槽机械密封摩擦副界面热力耦合变形分析

基于热力单向耦合理论,对螺旋槽机械密封摩擦副界面的热流体进行Fluent数值模拟,得到密封环的温度场分布规律;将得到的温度场作为边界条件之一导入到密封环端面中进行耦合力变形分析,并研究密封环的转速以及介质压力对动静环最大变形影响。结果表明:动静环的最高温度都出现在液膜和环的接触处,且温度由密封端面开始向两端逐渐降低;密封环的变形量相对于液膜厚度较大,其中静环的变形梯度较动环大,其更容易失效;动静环端面最大变形量随转速和介质压力的升高而增大,在选择工况条件时可适当降低转速和介质压力来减少端面变形量。     

低温轴承润滑模型及快速起动理论与试验

液体火箭发动机高速涡轮泵的起动是在高压、低温等极端工况下的典型瞬态起动,极易导致其支承轴承的失效.本文构建了低温滚动轴承全液膜润滑和起动摩擦力矩的求解模型,获得了在特定工况下不同滚动体位置的液膜压力分布和最小液膜厚度等;计算得到了起动过程不同载荷和转速下特定低温轴承的起动摩擦力矩,并以此提出了确保轴承瞬态安全起动的最小...     

核主泵流体静压轴封组件一级密封流场的数值分析

为了分析一回路压力、轴封注入水温度和泵轴转速对密封性能的影响,采用简化雷诺方程对1号密封性能进行数值模拟以获得摩擦副端面的压力分布,然后求取不同压力、不同温度、不同转速下密封液膜厚度、泄漏量等性能参数。数值模拟分析中未考虑由于介质温度导致的摩擦副变形,但对全厂断电工况下高温介质对密封性能的影响进行了分析。数值模拟计算中考虑了离心力对密封性能的影响。分析结果表明:1号密封泄漏量随压力增加而增大,并且在低压区更敏感。介质温度低于100℃时,1号密封泄漏量随温度呈线性变化;介质温度高于100℃时,1号密封泄漏量随温度增加而显著增大。由于静压轴封组件为高压大直径密封,其离心力对密封性能有较大影响,当泵轴转速增大时,1号密封泄漏量减小。在不同介质压力下,介质压力低时,密封泄漏量的数值模拟计算结果与试验结果一致;介质压力高时,1号密封泄漏量计算结果与试验结果偏差较大。与试验结果相比,采用简化雷诺方程计算的结果无法反映出密封的真实性能,但计算结果与试验结果的趋势一致。采用简化雷诺方程可用于指导静压轴封1号密封设计,但密封的设计应以试验结果为依据。     

一种新型高速旋转接头结构的设计

针对传统旋转接头工作转速低、适应工况范围小,且在高压力下,密封装置易被腐蚀、密封不可靠、使用寿命短等缺陷,对其整体结构进行重新设计。设计的旋转接头结构采用组合密封结构,保证旋转接头结构能在高压力、高转速的工况下平稳运行;将O型密封圈设计在接头最前端,防止介质与轴承等零件接触造成的腐蚀;采用自润滑滑动轴承与平面滚动轴承相结合的方式,解决零件因受摩擦力和受压后推力产生的卡涩现象; 采用PTFE密封材料,延长旋转接头的使用寿命。     

旋转轴唇形密封圈的建模与仿真研究

为了进一步研究唇形密封圈的密封机制,建立唇形密封的理论模型。基于流量因子分析轴向泵汲效应,建立泵汲流量方程;运用圆周平均雷诺方程描述密封界面流场,采用G-W模型近似描述唇轴粗糙峰互相接触下的接触力与径向变形;定量分析密封界面的周向摩擦力,并给出流体摩擦表达式;对以上各因素进行强耦合分析。结合船舶桨轴密封圈的实际应用工况及结构参数进行仿真计算,得出其方向角、膜厚、压力分布,并得到净流量随转速和粗糙度的变化关系。研究结果表明:净流量随转速增加而增加,但增速逐渐变缓;净流量随粗糙度近似呈线性增加,但高粗糙度会使泄漏量增大和导致表面更容易被磨损,因此实际唇口粗糙度的选取应综合考量多种因素。     

基于ABAQUS的油封密封性能研究

利用ABAQUS有限元分析软件模拟和分析旋转轴唇形油封在静态和动态2种状态下的密封性能。通过轴向推动建模方法,建立静态条件下油封的二维有限元模型,并分别对有无弹簧2种情况下的过盈量、弹簧劲度系数及理论接触宽度对油封静态密封指标接触压力和接触宽度的影响进行分析。在动态条件下建立油封的三维有限元模型,并分析旋转轴转速和唇口与轴之间的摩擦因数对油封摩擦力和摩擦扭矩的影响。分析结果表明,过盈量相同的情况下,带弹簧的油封密封性能高于不带弹簧的油封,且油封的密封性能随弹簧劲度系数的增加而提高,随理论接触宽度的增大而降低;密封的摩擦扭矩随摩擦因数的增加而增大,但轴的转速变化对其影响不大。     

变转速工况对直线共轭内啮合齿轮泵容积效率的影响

随着液压技术向高压化、轻量化、节能化发展,直线共轭内啮合齿轮泵因具有结构紧凑、流量脉动小、使用寿命长、噪声小等优点,其应用领域逐步扩大。随着内啮合齿轮泵使用转速的变化,其容积效率也出现变化,为了获得内啮合齿轮泵转速对其容积效率的影响规律,采用液压油、纯水两种介质,通过数值计算的方法,研究内啮合齿轮泵转子域空化特性、对比分析出口体积流率。结果表明：随着转速上升,内外齿啮合最小容积腔及吸油口处气相体积分数增加明显,易引起空化、气蚀,从而产生噪声、振动等问题;当转速过高时,介质中的气体析出明显,易出现吸空现象,导致齿轮泵容积效率降低,纯水介质比46#液压油介质下的齿轮泵容积效率更低。因此,要改善高转速工况下的齿轮泵容积效率,需优化内啮合齿轮泵进油口流道,增加入口压力,提升内啮合齿轮泵高转速工况下的综合性能。     

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。     

基于田口法和响应曲面法的旋转唇密封可靠性分析

基于有限元分析软件Abaqus建立旋转唇密封模型,计算得到其静态接触压力和径向变形影响系数矩阵,然后通过油封数值计算模型计算得到其泵吸率;在工况一定的情况下,分析理论接触宽度、前唇角、后唇角、过盈量、腰厚结构参数对密封性能的影响,并应用田口实验法进行正交试验设计,以信噪比作为衡量泵吸率稳定性的指标,得到影响密封可靠性的最佳参数组合;应用响应曲面分析,得到油封的极限状态方程,并通过蒙特卡洛法计算基于结构参数的油封可靠度。结果表明：各结构参数对泵吸率的影响排序依次是理论接触宽度、前唇角、后唇角、过盈量、腰厚;所研究油封的密封可靠度为0.999 87。     

高速重载弧齿锥齿轮点接触热弹流综合分析*

针对高速重载弧齿锥齿轮节圆位置,基于热弹流润滑理论进行齿面润滑特性分析,研究不同工况锥齿轮油膜各特征（压力、膜厚、温升）二维轮廓曲线的变化情况。结果表明：高速重载的工况使得Hertz压力峰与二次压力峰出现合并的现象,并且弹流润滑中经典的中央油膜平坦现象并不显著,仅当温度降低使润滑油黏度增加时,才逐渐出现了中央油膜平坦的现象。为了在工程实践中能够有针对性地调整工况参数来改善齿轮的润滑状态,分析油膜特征参数对输入参数的敏感性,发现工况参数中对油膜最大压力的影响程度由大到小为弹性模量、黏度、转速、功率;对油膜最大温升与最小油膜厚度的影响程度由大到小为黏度、转速、弹性模量、功率。     

Solution and analysis of VL combined seal lubrication model under the effect of wear

Through the finite element calculation of VL combined seal models under different wear conditions, contact pressure distributions of models are obtained. Considering the coupling effect between seal deformation and lubricating oil film, a mathematical model of elastohydrodynamic lubrication for VL combined seal is established. Based on the theory of small deformation, the elastic deformation of VL composite seal under high pressure is obtained by the deformation influence coefficient matrix method. Considering the influence of sealing surface wear and surface roughness, the oil film thickness distribution and oil film pressure distribution of VL combined seal are solved by the finite difference method. The analysis results show the wear of VL combined seal, the decrease of viscosity, the increase of roughness and rotational speed can raise the thickness and pressure of lubricating oil film. The correctness of numerical simulation is verified by experimentally measuring the friction torque and leakage rate of seal.

     

变黏度静压滑动轴承高速时油膜动态润滑特性

静压滑动轴承转台直径大（D=4.5 m）,高转速运行时产生线速度值很大,其内部润滑油膜受压及剪切发热导致油膜变薄进而影响到机床加工精度和运行可靠性。针对新型Q1-205双矩形腔静压推力轴承,采用动网格技术探索变黏度条件静压轴承高速时的油膜动态润滑特性。建立该静压轴承的流量、承载力、油膜温升等理论模型,自定义用于控制边界层网格运动及变黏度的UDF程序,选取外载荷12 t,转速为80~200 r/min（线速度18~48 m/s）高速下的工况条件参数进行动态润滑特性数值模拟,并进行相同工况参数下的试验验证,揭示出高速时油膜厚度变化对油膜温度、油腔压力、封油边处流量的影响规律。研究发现,该型号轴承在承载12 t时,随着膜厚的减小,油膜剪切发热严重,温升加剧,且高速下受润滑油黏度变化影响造成压力损失严重,研究数据为工程上静压轴承可靠运行提供理论依据。     

台阶式斜篦齿封严压降与风阻温升数值分析

为研究转速、进口压力及齿隙和齿宽的比对斜篦封严压降与风阻温升特性的影响,建立二维阶梯式斜篦齿封严模型,对台梯式斜篦齿封严进行数值仿真计算,获得不同转速、进口压力及齿隙和齿宽的比下的进出口压差和风阻温升,以及最后一级齿隙处射流的温度和压力。结果表明：斜篦齿的背风面存在高温带,主要是由于旋转的摩擦效应、阶梯几何结构和2个大尺寸涡相遇处的掺混效应所导致;贴壁大尺寸涡与主流的动量交换随着转速的增加而增强,主流与齿腔大尺寸涡的动量交换随着转速的增加而减弱;风阻温升随着齿隙和齿宽的比的增大而降低,随着转速的增加而升高,但与进口压力的关系不明显;进出口压差随着转速的增加而增大,随着齿隙和齿宽的比的增大而减小;出口射流的压力随着进口压力的增加而增加。分别得到压差比和风阻温升系数的拟合式,拟合效果符合预期。     

基于正交试验的旋转轴唇形密封可靠性影响因素研究

为探讨多因素相互作用对油封可靠性的影响,以某减速器中输入轴与轴承端盖间的油封为研究对象,基于有限元软件获得不同结构参数时油封的静态压力分布曲线和影响系数矩阵,并将分析结果集成到油封的混合数值计算模型,分析并计算油侧唇角、空气侧唇角、理论接触宽度、过盈量、弹簧劲度系数、腰厚、腰长7个结构参数对油封泵送率和摩擦扭矩值的影响;将油封的7个结构参数作为变量因素,以油封泵送率和摩擦扭矩作为响应目标进行正交试验,研究各结构参数对油封密封可靠性的灵敏性。结果表明:各因素对油封泵送率敏感性影响程度由大到小依次为油侧唇角、理论接触宽度、空气侧唇角、腰厚、过盈量、腰长、弹簧劲度系数,各因素对摩擦扭矩的敏感性影响程度由大到小依次为油侧唇角、理论接触宽度、腰厚、弹簧劲度系数、过盈量、空气侧唇角、腰长,表明油侧唇角和理论接触宽度是影响油封可靠性的最主要因素。确定油封参数的最优组合,油封优化后的摩擦扭矩比优化前的更低,因而能够减少油封工作时的摩擦生热量,从而延长油封的使用寿命。     

宽温域下电静液作动器的液压缸活塞格莱圈动密封性能分析

为了分析宽温域下电静液作动器的液压缸活塞格莱圈密封性能,基于流体动压润滑理论,建立了考虑油液黏温特性的最大启动压力和泄漏流量的数学模型。利用有限元软件ABAQUS计算得到活塞密封接触面间的接触压力,通过逆解法求解一维雷诺方程得到密封接触面间的油膜厚度,从而定量计算出密封结构单行程的最大启动压力和泄漏流量,并分析了介质压力和温度对最大启动压力和泄漏量的影响。仿真结果表明,介质压力升高会导致活塞动密封有效工作的温域变窄,最大启动压力降低,泄漏流量增大;温度每增加20 ℃,泄漏流量降低量不低于25%,最大启动压力降低量不低于15%,即温度适当升高有利于降低最大启动压力和泄漏流量,但过高的温度将增加格莱圈失效的风险。     

双唇型油封的密封性能及其结构优化

利用有限元分析软件模拟分析双唇油封主唇区域的静态接触压力分布,并与单唇油封的静态接触压力进行比较;同时分析双唇油封安装后副唇的位移和变形。结果表明:油封的腰部结构不同导致双唇油封主唇区域密封效果低于单唇油封;副唇的位移和变形导致在实际运行中副唇与旋转轴存在空隙,影响防尘效果。为改善双唇油封的性能,提出采用渐进式腰部结构代替原弓形腰部结构和采用较长的防尘唇的双唇型油封结构优化方案。结果表明:采用渐进式腰部结构的双唇油封的主唇口接触压力曲线更接近单唇油封,密封效果优于普通双唇油封;采用较长的防尘唇,且安装时使防尘唇与旋转轴之间具有一定的过盈量,可以使防尘唇在油封装配变形后仍保持与旋转轴接触,减少了防尘唇唇尖与旋转轴之间的空隙,能够有效地提升防尘效果。