高超声速风洞试验段优化设计

为提升高超声速气动试验模拟能力,建设了大型高超声速风洞。高超声速风洞的试验段为喷管、模型姿态控制机构、光学测量仪器提供结构平台,针对其隔震性能差、安全性差、安装繁琐的缺点进行优化设计。新试验段采用充气密封装置、安全门、液压顶盖,提高了风洞生产率和工作人员的安全保障,降低了劳动强度。     

高温高压换热设备自紧密封结构设计与试验研究

根据高温高压换热设备的环境工况及要求,设计一种自紧式密封结构,克服常用流体静密封形式所存在的不足。该密封结构在常温时可保证合理的间隙,热态工作时利用不同材料具有不同热膨胀系数的特点,通过热膨胀实现自紧,从而达到良好的密封效果。从理论上分析密封结构的材料选择、公差和间隙值选取,通过有限元软件进行膨胀分析、应力分析和疲劳分析,验证了密封结构设计的合理性。对设计的自紧式密封结构进行密封性能试验,试验结果表明:密封结构通过热膨胀可以实现自紧,密封性能满足使用要求。     

充气密封的非线性有限元分析

基于大型非线性有限元处理软件MSC.Marc,考虑结构的材料非线性、几何非线性和接触非线性,建立了充气式气囊密封的轴对称有限元模型,对其充气密封机制进行了分析,得到了唇口法向接触应力的分布规律;讨论了充气压力、密封压力与充气压力比、轴径对法向接触应力的影响。结果表明,法向接触应力是实现有效密封的关键,该应力随充气压力和轴径的增大而增大;被密封介质压力使得靠近介质一侧的接触应力减小而另一侧的接触应力增大;最大等效Cauchy应力主要集中于气囊壁内的增强纤维层,且随充气压力的增大而增大;为保证密封的效果和密封的可靠性,必须选择合适的结构型式(包括气囊和密封间隙等)和充气压力;利用有限元软件MSC.Marc进行充气密封气囊的仿真设计是可行的。     

大型空间薄膜遮阳罩折展构型设计与分析

将折纸技术应用于空间薄膜结构构型设计并在展开全过程进行应力优化,设计折纸型充气管结构组合使用,完成大型空间薄膜遮阳罩折展构型设计。基于光学系统遮阳需求,采用杆系等效方法分析了两种薄膜折痕方案折展过程中的应力改变水平,并进行了遮阳罩薄膜结构的参数设计。考虑到充气管与薄膜结构的点连接和同步折展问题,采用单顶点六折痕模式改进了传统的Z字型充气管设计方案并进行了通气性能分析。采用ANSYS/LS-DYNA仿真计算了薄膜结构和充气管结构的展开全过程,并进行了应力水平和气压分析,最终通过样机模型进行了展开试验验证。结果表明,组合采用改进薄膜折痕方案和改进Z字型充气管方案,大型空间薄膜遮阳罩的展开路径明确,收纳比高且不会造成遮阳薄膜损伤。     

膨胀悬挂器本体膨胀性能试验研究

膨胀悬挂器依靠硫化橡胶的本体膨胀发生塑性变形,并与上层套管形成摩擦力悬挂尾管,橡胶起到密封和增大摩擦力的作用。悬挂较重的尾管需要增加本体长度,导致悬挂器整体结构增加,增大了悬挂器入井和施工风险。针对该问题优化本体设计,在本体外壁镶嵌金属块并硫化橡胶,通过膨胀试验验证了该方法的可行性,为掌握本体膨胀后与上层套管的接触应力,采用应力测试方法对本体膨胀过程中上层套管的应变进行了测量并计算得到接触应力,试验数据表明膨胀悬挂器经过结构优化在保证悬挂、密封性能的前提下使膨胀本体缩短,从而提高了现场施工的可靠性。     

液压马达中活塞与缸体的密封结构有限元分析

应用有限元法,借助ANSYS软件分析液压马达中活塞和缸体间O形圈加密封环的组合密封和新型膨胀环密封2种典型密封结构,获得2种密封结构在不同工作压力下的变形以及密封圈接触面的应力分布规律,并对2种密封结构的密封效果进行了比较。分析结果表明：随着油压的升高,2种密封结构的范.米塞斯（Von M ises）应力都随之增加,均具有很好的自适应能力,但膨胀环密封更优;2种密封都达到了密封的效果,新型膨胀环密封的密封性能要好于组合密封结构,即使膨胀环密封由于局部应力过高可能造成磨损,但楔形结构可保证其密封效果得到自动补偿。     

一种水轮机新型检修密封的研制

水轮机是水轮发电成套设备的主机,它与水轮发电机、电站控制设备、励磁系统、调速器等配套使用,组成水力发电站的主体。水轮机检修,主要指的是检查和维修水轮机,使水轮机得以正常的工作。随着科技的发展,水轮机的一些问题逐渐显露出来。目前,水轮发电机组采用的检修密封多采用带充气接头且空心的橡胶条结构。该结构基本能满足中、低水头水电站发电机组检修要求,但由于带充气嘴导致制造工艺复杂,采用中空结构造成承压能力较低,壁厚相对单薄存在破裂的风险,可靠性较低。对于高水头水电站,由于水压较高,该类型的检修密封难以满足使用要求。该文论述了一种水轮机新型检修密封的研制,弥补现有检修密封的不足。     

一种新型釜用零泄漏隔离密封的结构设计及试验研究

提出了一种新型的搅拌釜用无泄漏隔膜密封结构设计。设计中采用了一种独特的传动机构，使密封隔膜经历最小变形以延长其使用寿命，并对所设计的密封结构进行了试验验证。试验结果表明：该结构的密封能保证介质的零泄漏；隔膜工作可靠；传动机械效率大致与传统的机械密封相当。     

充气式柔性密封的非线性有限元分析

从V形橡胶密封圈结构特点和密封可靠性出发,考虑结构的材料非线性、几何非线性和接触非线性,建立了充气式柔性密封的轴对称有限元模型,对其充气密封机制进行了分析,得到了密封面法向接触应力的分布规律;讨论了不同的充气压力和密封介质压力对法向接触应力的影响.结果表明,实现有效密封的关键是使法向接触应力高于密封介质压力,而法向接触应力的大小随充气压力的增大而增大;密封介质压力的存在使得接近密封介质一侧的接触压力减小,进而密封面的长度减小,影响密封效果;最大von Mises应力主要集中于与刚性件尖角接触处以及内壁的圆弧面上,且随充气压力的增大而增大;合理的密封结构和充气压力可保证密封的效果和可靠性,同时也可延长橡胶密封圈的使用寿命;利用有限元软件ANSYS进行充气式柔性密封圈结构设计和优化是可行的.     

大口径柱塞式空气调压阀的充气密封

空气调压阀是航天航空工业的气动试验设备中保证压力恒定的唯一控制装置,是试验设备必不可少的重要组成部分。六十年代初期,试验设备所用的空气调压阀,其密封装置为圆周端面密封。这种密封结构主要缺点是密封件容易损坏,使用寿命短。近十几年一直在空气调压阀上进行充气密封结构的设计研究。     

闸板防喷器可控柔性密封性能分析

通过对闸板防喷器可控柔性密封的工作环境、密封原理的分析,提出采用丁腈橡胶作为密封基体、聚酰胺材料作为耐磨体组成的可控柔性密封胶芯结构,可大大减少密封橡胶的磨损量,延长胶芯的工作寿命。结合开关型可控柔性密封工作原理,建立胶芯的数值分析模型,通过运用Cosmos和Ansys分析软件对所建模型进行有限元分析。分析结果表明胶芯整体受力和变形满足设计要求,分析结果与实际胶芯的破坏部位相吻合。     

大型结构件刀口及惠勒密封重复密封性能研究

针对要求高真空度内环境的大型结构件采用的刀口密封在现场装调抽真空过程中达不到泄漏率要求的问题,研究采用惠勒密封的可行性。采用试验方法确定刀口密封和惠勒密封合适的螺栓预紧力,并比较2种常用密封方式的重复密封性能;采用有限元方法分析其接触面的应力和应变。结果表明:相比刀口密封,惠勒密封结构能在更大的螺钉拧紧力矩范围内实现有效密封;刀口密封和惠勒密封均能很好地实现首次密封,但当二次密封出现结构缺陷时,刀口密封必须修复破损的刀口或更换金属垫圈才能实现再次有效密封,而惠勒密封仅需适当增加螺钉的拧紧力矩即可保证有效密封,因此惠勒密封具有更高的可靠性。     

渣浆泵双端面机械密封密封环热力耦合分析

针对磷酸厂渣浆泵机械密封因端面变形而导致的使用寿命缩短问题,以渣浆泵背对背型双端面机械密封密封环为研究对象,采用整体法,根据实际工况建立密封环热力耦合三维计算模型,研究密封环温度场分布及端面变形情况,分析不同工况下密封环热力变形对机械密封正常工作的影响.结果表明:密封环最高温度出现在静环内侧,且温度沿径向朝静环外侧逐渐...     

航空发动机浮环密封上浮性能试验研究

采用电涡流传感器建立一套浮环密封上浮性能试验方法，该方法可定量地判断浮环密封临界浮起转速，精确地测量浮环密封中密封环的上浮量，并通过计算得到密封环偏心率随转速变化曲线。利用该方法开展某航空发动机浮环密封不同工况条件下上浮性能试验研究，上浮量测量结果与实际位移偏差满足工程测试精度，验证该方法的可行性。试验结果表明：上浮量测量结果与实际位移基本一致，浮环密封上浮性能与密封件两边压差、介质等因素有关；浮环密封正常工作时密封环会与壳体端面产生微动磨损，浮环密封设计时需要考虑微动磨损对浮环密封性能及寿命的影响。     

回转式空气预热器柔性密封片模拟分析

针对目前市场上回转式空气预热器(简称空预器)普遍存在漏风率较大问题,提出了一种新型柔性密封片。新型柔性密封片采用镍基高温合金材料制成,其结构参数包括厚度、初始上翘角度、总长和半径。通过理论分析与仿真计算相结合的方法,分析了密封片总体尺寸对其抗风压性能的影响。从基本力学模型出发,运用有限元方法对不同结构参数的柔性密封片进行模拟分析,优化其结构参数,设计出满足其工作要求的密封片,对柔性密封片的设计具有一定指导意义。     

新型聚四氟乙烯油封的研制

针对石化企业高温、高速、长寿命的要求,设计了一种新型改性聚四氟乙烯油封。这种油封具有非对称双唇结构,在唇口背部设有回油叶片,并在密封唇上开有螺旋回流槽。实验测试结果表明,这种新型油封具有非常优良的密封性能和使用性能,具有良好的推广应用价值。     

某搜索雷达水铰链的设计改进

文中针对某型号搜索雷达水铰链在使用过程中存在的动密封补偿量小、质量稳定性差引起的渗漏问题,提出了一种新颖的机械密封结构形式。基于该结构现有的轴向高度和接口,对密封方式、流道设计和弹性元件等进行了全新的设计改进,并指出了改进的关键技术。经过长时间的试验验证和工程应用,从未发生渗漏。试验后拆开密封件,密封端面基本无磨损,能满足使用寿命要求,证明了改进措施的有效性,可以在高转速搜索雷达中推广应用。     

自紧式开口静态封严密封环结构的设计及优化

通过建立自紧式开口静态封严密封环的二维ABAQUS模型,利用控制变量的方法,研究侧壁厚、底壁厚及凸台直径等主要结构参数对自紧式开口静态封严密封环最大Mises应力、最大位移以及回弹率等的影响,得到的自紧式开口静态封严密封环各参数的最优取值范围。研究结果表明,侧壁厚对最大位移与最大Mises应力有很大的影响,底壁厚和倾斜角对密封环的回弹率作用明显。针对金属密封环不易压缩、预紧力大、在振动工况下易于疲劳泄漏等缺点,在现有的金属U形环及金属V形环的基础上进行优化设计,并通过试验进行验证。结果表明,优化后的封严密封环侧壁与底壁回转连接处应力强度明显下降,且密封环上的应力分布更为均匀;在相同的压缩量下,优化后的密封环位移数值更小,更有利于阻止密封结构的泄漏。     

卸荷角对斯特封密封性能的影响

利用ABAQUS软件开展卸荷角对斯特封密封性能影响的有限元仿真分析.基于单轴拉伸压缩试验获取橡胶和塑料材料应力-应变曲线定义材料属性,通过建立初步接触、过盈装配、流体压力直接加载3个分析步模拟斯特封真实工作状况,分别得出不同流体压力载荷下有、无卸荷角斯特封的应力应变云图、密封面接触压力分布图等,并计算出抱轴力、摩擦力等...     

基于实际间隙的全回转推进器桨毂动密封性能研究

全回转推进器桨毂动密封采用O形密封,其实际间隙的改变直接导致压缩率变化,从而对密封性能产生影响。从设计角度和工作角度对桨毂密封端面的实际间隙进行分析,研究服役过程中的装配误差、实际工况和摩擦磨损导致的间隙变化规律以及相互耦合。基于该实际间隙,在ABAQUS软件中建立桨毂动密封有限元模型,分析不同压缩率和介质压力下动密封的密封性能,如Mises应力、润滑脂油膜厚度和压力等,揭示了不同间隙下桨毂动密封性能的变化规律。结果表明:随着压缩率增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体侧壁渐渐向主接触区过渡;随着介质压力增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体底部逐渐向法兰低压接触区过渡;最大油膜压力始终大于油压值,动密封不会发生失效;通过适当增加装配间隙和介质压力有利于密封圈在自密封作用下获得更好的密封性能。