压裂用封隔器高压胶筒的密封理论研究

针对当前封隔器胶筒密封设计基于模拟仿真和试验研究,没有一套切实可行的理论方法指导的现状,提出了高压压裂用封隔器胶筒的密封理论框架和体系。在深入探索胶筒的密封机理和失效机理的基础上,建立了封隔器胶筒密封处的接触应力分布理论模型,并确立了封隔器胶筒的接触应力准则、强度准则和变形准则,并通过实例的模拟试验验证了该理论的有效性。该理论可为高压封隔器胶筒的设计提供理论依据和方法指导,使胶筒密封的设计成为一个可操作的过程,对提高封隔器胶筒的工作性能和可靠性具有重要的意义。     

悬挂式封隔器密封胶筒的密封性能研究

根据悬挂式封隔器密封胶筒的结构和工作特点,分析封隔器在初封和工作阶段胶筒的密封原理及其相应的自由变形、约束变形和稳定变形3种状况下的密封特性。建立胶筒密封性能分析的理论模型,应用压力法分析胶筒在约束变形和稳定变形阶段的材料、几何和应力变化等非线性关系,得出密封面接触应力分布的计算模型,并确立应用封隔器胶筒密封面接触应力判断胶筒密封性能的判别准则。建立悬挂式封隔器胶筒密封的有限元模型,有限元仿真与数值计算得到的密封面接触压力的大小和分布形状具有较好的一致性,证明了建立的理论模型的有效性。     

基于ANSYS的Y形橡胶密封圈密封性能研究

利用有限元软件ANSYS模拟分析了往复运动Y形密封圈的静态和动态密封性能。研究了短唇倾角、唇谷高2个结构参数对Y形密封圈静态密封性能的影响;分析了工作油压、往复运动速度和摩擦系数3个工况参数对Y形圈动态密封性能的影响。结果表明:当短唇倾角在6°~10°,唇谷高在5~6 mm时,Y形圈的静态密封性能较好,且随着短唇倾角和唇谷高的增加,其静态性能增强;当工作油压小于10 MPa、往复运动速度在0.2~0.5 m/s时,Y形圈的动态密封性能较好,而密封圈与活塞杆间的动态摩擦系数对其密封性能影响不明显。     

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。     

基于响应曲面法的油封结构参数优化设计

利用有限元分析软件ABAQUS建立旋转轴唇形油封的二维轴对称模型,并分析接触宽度、前后唇角、过盈量以及腰厚等结构参数对油封密封性能的影响。研究结果表明:在研究的结构参数范围内,油封的接触压力分布均满足密封要求;且油封唇口最大接触压力随接触宽度值、前唇角和过盈量的增大而减小,随油封腰部厚度的增加而增大,随后唇角的增大先出现明显增大进而趋于平缓。基于响应曲面法以获得油封面最大接触压力作为优化目标,对旋转轴唇形油封的结构参数进行优化设计,得到最佳的优化组合方案。     

压缩式密封胶筒的密封可靠性分析与研究

通过分析压缩式密封胶筒的失效机理及失效形式,发现应力集中和胶筒端面挤压破坏是引起胶筒失效的根本原因。根据胶筒的力学模型、变形方程、应力应变方程获得的剪切应力模型,并将胶筒的结构参数、材料属性、载荷等影响因素作为不确定性影响因素,应用应力-强度干涉理论建立了胶筒密封的可靠性模型,利用结构可靠性概率分析法的四阶矩技术,分析和计算胶筒密封性能的可靠性及灵敏度,发现影响胶筒密封可靠性的主要影响参数及参数变化的灵敏度。该分析方法可作为工程应用中胶筒的可靠性评估指标及结构参数设计的依据,对胶筒工程应用中的故障诊断和维修具有重要的指导意义。