弹簧蓄能密封圈中蓄能弹簧的有限元计算及等效建模研究

弹簧蓄能密封圈是一种性能优良的密封装置,其中的蓄能弹簧可以为密封圈提供初始密封压力,起到辅助密封的作用。但目前对弹簧蓄能密封圈的研究多是在有限元软件中建立二维轴对称模型进行仿真实验,对蓄能弹簧的力学特性和建模计算方法的认识尚有不足。为实现不同结构的弹簧蓄能密封圈的参数化仿真设计,推导环形蓄能弹簧的空间曲线参数方程,建立双层螺旋蓄能弹簧的三维有限元模型,并仿真分析其力学特性。定义蓄能弹簧的内侧刚度和外侧刚度,研究弹簧不同结构参数对其刚度的影响。结果表明,弹簧的厚度和弹簧截面外径对刚度的影响较大,而弹簧中径和匝数对刚度影响可忽略不计。提出轴对称等效模型的建立原则,建立轴对称等效模型的经验公式,为弹簧蓄能密封圈的参数化仿真设计提供了参考。     

超低温弹簧蓄能密封圈密封性能及试验研究

为研究往复运动弹簧蓄能密封圈的低温特性，通过构建等效弹簧建立二维轴对称模型，采用ANSYS分析弹簧蓄能密封圈在常温环境下装配和介质加压、由常温到低温过程中及低温加压过程中夹套的应力和摩擦力的变化。结果表明：常温和低温下夹套内外唇口为主要承压区，内外唇口的应力、接触压力、接触宽度和摩擦力随压力升高而增大；低温下的接触压力比常温下大，但接触宽度比常温下小，且摩擦力是常温下的2~3倍。仿真结果表明弹簧蓄能密封圈在常温和低温下具有良好的密封性能，通过常温氦气、低温液氮下的密封性能试验，验证了仿真分析结果的正确性，同时也验证了该弹簧蓄能内密封圈在常温和低温下良好的工作性能。     

超低温弹簧蓄能密封圈动密封性能有限元分析与优化设计*

为进一步探究超低温工况下弹簧蓄能密封圈系统的动密封性能,建立弹簧蓄能密封圈系统的等效二维轴对称有限元模型;对密封圈轴向装配以及径向装配2种典型数值装配过程进行模拟、分析与比较,利用稳定装配后的构型计算在常温与超低温下密封圈在不同介质压力下的密封特性,并分析密封圈在不同工况下的动密封特性。基于数值模拟试验结果,对弹簧蓄能密封圈内唇表面结构、底座宽度以及弹簧刚度进行优化,并对3种优化策略进行评估验证。结果表明：在室温与超低温下,轴滑动的摩擦力都随介质压力的增大而增加;在超低温环境下夹套材料由于收缩而增大了对轴的压力,轴滑动时的摩擦力比常温下更大;随着介质压力增大,低温与室温下摩擦力差异减小。提出的3种优化方案都可在对密封性影响较小的前提下减小轴在工作过程中摩擦力,其中蓄能弹簧刚度的优化对于改善密封圈性能最为有效。     

弹簧蓄能密封圈密封系统的密封特性研究

在弹簧蓄能密封圈密封系统的二维轴对称有限元模型的基础上,模拟密封圈的装配过程和介质加压过程,分析密封系统的密封特性,提取表征密封特性的接触宽度、接触压力分布、峰值接触压力等物理量。通过分析PTFE材料的失效模型,建立弹簧蓄能PTFE密封圈静密封特性的准则,在此基础上分析表征密封特性的相关物理量在装配和介质加压过程中的变化趋势。再将模型反馈到设计中,分析压缩量对相关物理量的影响。得到结论：唇口峰值接触压力随着介质压力的施加呈增大趋势,并且都大于介质压力,这表明弹簧蓄能PTFE密封圈有很好的自密封特性；介质压力增大,接触宽度和线接触压随之增大。     

高压环境下弹簧蓄能密封件密封特性分析

为研究弹簧蓄能密封件在高压环境下的密封性能，构建密封件等效二维轴对称模型，利用ANSYS软件仿真分析高压环境下弹簧蓄能密封的过盈量、唇口角度对其性能的影响；同时进行相同结构下无弹簧蓄能密封的仿真分析，研究弹簧对高压环境下蓄能密封性能的影响。结果表明：在高压环境下，V形弹簧会使峰值接触压力接近油压侧，提高了密封性能；峰值接触应力随过盈量的增加呈现先降低后增加的趋势，随着唇口角度的增加逐渐减小。随油压升高，弹簧蓄能密封峰值接触应力降低，但峰值接触应力仍大于油压，因此在高压环境下弹簧蓄能密封在保持良好密封性能的前提下，能有效地降低接触面摩擦磨损，表明其在高压环境下有着优异的密封性能与寿命。     

单点系泊系统液滑环弹簧蓄能密封圈密封性能研究

建立单点系泊系统液滑环蓄能弹簧密封圈的二维轴对称模型,分析U形弹簧对系统密封性能的补偿能力;基于正交试验法对不同尺寸弹簧蓄能密封圈进行仿真模拟,分析各参数对密封区域接触压力的影响;以峰值接触应力和线接触压力为密封性能的评价指标,唇口直径、唇长、唇厚以及被压环厚度为主要参数,分析各结构参数对密封性能的影响程度,并得到最优的模型尺寸参数。结果表明:内嵌蓄能弹簧可显著提升密封接触压力,使密封圈密封性能更优;随着唇口直径、唇厚增大,峰值接触压力和线接触压力均是先增大后减小,随着唇长增大,峰值接触压力和线接触压力先缓慢增大后快速增大,而随着被压环厚增大,峰值接触压力和线接触压力先快速减小后缓慢减小;唇厚对峰值接触的影响最大,然后依次为唇口直径、唇长、被压环厚,而唇长对线接触压力的影响最大,然后依次为唇口直径、唇厚、被压环厚。     

基于等效平面的斜角切削仿真分析

单刃螺旋立铣可视为斜角切削,基于等效平面法分析切削过程更符合斜角切削特性。对斜角切削的二维正交建模方式进行优化,提出了基于等效平面的二维建模方法,在等效平面上将三维斜角切削转化为二维正交切削:推导出等效平面内刀具等效参数,建立基于等效平面的二维正交模型。将其仿真结果与基于主剖面的二维模型的仿真结果进行对比,并结合以往文献中基于主剖面的二维模型的仿真值与试验值进行对比分析,通过研究表明,基于等效平面的二维建模方法可适当提高斜角切削的二维仿真结果的精度,因此,等效平面法可为斜角切削二维建模的优化提供参考。     

基于ANSYS的带簧油封径向力分析

提出一种考虑弹簧初应力的油封径向力有限元计算方法,即通过二维轴对称模型实现带簧油封的径向力计算。该模型中通过圆管来等效油封弹簧,并可以实现弹簧初应力现象的模拟;圆管模型的材料属性由2种状态下(弹簧装配在油封上和油封装配在轴上)弹簧的拉力转换得到,转换关系通过试验与仿真相结合的办法获得,最终实现了带簧油封2种状态下的径向力有限元计算。通过径向力测量仪验证计算结果的正确性,同时发现弹簧所产生的径向力并非百分之百转化为油封径向力。     

径向弹簧蓄能密封结构最大接触应力的有限元分析

为研究径向弹簧蓄能密封结构的密封特性，针对典型径向弹簧蓄能密封结构，分析其密封机制以及O形弯曲金属螺旋弹簧的弹性特性；采用ANSYS有限元分析软件，建立典型弹簧蓄能密封结构的非线性有限元分析模型，对弹簧蓄能密封圈在不同压缩率、不同介质压力下的接触应力进行分析，研究在多种工况下最大接触应力的变化情况。结果表明：压缩率保持不变时，最大接触应力随着介质压力的增大而增大；介质压力保持不变时，随着压缩率的增大，最大接触应力先增大再减小。对压缩率、介质压力与最大接触应力的关系进行曲线拟合，可用于指导弹簧蓄能密封结构的精确设计。     

基于Ansoft Maxwell的电磁阀二维仿真可靠性验证

利用Ansoft Maxwell软件二维/三维建模对电磁阀进行仿真分析被广泛应用于电磁阀设计。采用Maxwell建立电磁阀三维模型和二维轴对称模型,保持三维模型和二维模型求解参数一致,进行仿真分析。通过对比不同行程下三维模型和二维模型轴对称模型的仿真结果,验证了二维/三维模型电磁力大小的一致性,并且发现二维轴对称模型相比三维模型收敛次数少,仿真耗时短,计算精度高。采用二维模型代替三维模型对轴对称的电磁阀进行仿真计算,大大提高计算效率、缩短研发周期、降低研发成本。     

汽车悬架的空气弹簧与扭杆弹簧的性能对比分析

介绍空气弹簧和扭杆弹簧的结构特点,全面比较了空气弹簧悬架和扭杆弹簧悬架各自的优势,指出两种类型悬架的优、缺点和适用的不同车型,进一步阐述了空气弹簧悬架在汽车悬架中推广应用的必要性。     

汽车弹簧制动室漏气问题探析

就弹簧制动失效模式90%为漏气的问题进行了探讨,分析了产生漏气的各种原因,并采取相应技术措施,以提高产品品质,可供产品设计和维修人员作为参考。     

复合弹簧的创新设计

为了使弹簧在工作载荷变化很大的情况下,既柔软舒服又经久耐用,创新设计了复合弹簧和复合板弹簧.复合弹簧是由两种或两种以上具有不同的承受工作载荷能力的圆柱螺旋压缩弹簧组合而成的,这不仅扩大了弹簧工作载荷变化的范围(有限变无限),而且又使其变得更加柔软舒服,使弹簧在承受工作载荷的能力上产生一个飞跃.复合弹簧的各级弹簧是通过过载保护套依次组成的,过载保护套能避免弹簧在大于最大工作载荷下工作,使复合弹簧经久耐用.     

基于车床绕制弹簧用芯轴直径的确定

在车床上绕制材料为冷拉碳素钢丝的弹簧时,由于绕制弹簧后的回弹和热处理后的变形等原因,采用芯轴绕制时的芯轴直径要小于弹簧内径,根据影响弹簧直径的因素,经过研究分析和大量的实验,总结出了绕制弹簧用芯轴直径的确定方法.     

便携式缠簧器的研制

针对在维修仪表时，常遇到缺少微小弹簧的问题，制作了简易缠簧器，在实际应用中具有较强的适用性，取得了一定的经济效益。     

基于ABAQUS分析圆柱螺旋弹簧几何参数对弹簧刚度的影响

在工程中弹簧刚度多采用近似法给出,一般不考虑旋绕比和螺旋升角的影响。文章运用有限元分析软件ABAQUS,建立圆柱螺旋弹簧的有限元模型,计算旋绕比、螺旋升角等参数对弹簧刚度的影响,将分析结果与已有的弹簧刚度公式进行了对比。另外,分析了拉伸载荷下截面剪切应力的分布情况。结果表明,常用弹簧刚度的计算公式更为通用,有限元计算与公式计算结果吻合,仿真过程及结果在弹簧的选用及设计中具有参考意义。     

变截面板簧的特征与三辊模板式轧机的研制

介绍了变截面汽车板簧的成形原理。分析了伺服成形、仿型成形及辊锻成形的特点。根据仿型成形的原理。设计了一种适合中小企业技术特征、专门用于生产变截面汽车板簧的三辊模板式轧机，经过生产实践验证，运行良好，满足板簧产品生产需要。     

锻锤和压力机设备基础的弹性支承减振系统

介绍了一种用于设备基础的高效隔振弹性支承减振系统，可大幅度减小动态载荷及振动，避免或减少基础沉降，可减小基础尺寸，节省基础费用和施工时间，并具有调平功能。     

浅谈缓冲秤设计

起重设备吊运货物放置到电子秤上称量时,往往会对电子秤附加一定的冲击载荷,这个冲击载荷将严重影响电子秤特别是称重传感器的使用寿命。为了降低冲击栽荷对称重传感器的破坏性,就需要在电子秤的承栽结构中增加缓冲器以吸收冲击载荷。本文详细介绍了缓冲秤的结构特点和对缓冲器的选择等。     

基于MEMS镍平面微弹簧尺寸误差分析

对微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)加工的S型微弹簧垂直方向弹性系数影响最大的参数是弹簧线宽b。鉴于此,特针对采用LIGA工艺加工出的两组不同弹簧的线宽进行了精密测量,分析计算出加工误差对弹性系数的影响大小,并对S型微弹簧的设计提出几点建议。