阶梯收敛槽机械密封空化效应及密封性能优化分析

为解决波度端面机械密封精密加工困难的问题,基于收敛型槽具有较低的泄漏量和较高的流体静压效应的特点,提出一种由波度端面机械密封结构衍生变化的阶梯收敛槽机械密封结构,考虑空化作用,对不同结构参数及工况参数下机械密封密封性能进行CFD流体仿真分析。结果表明：工况参数及结构参数对液膜空化效应有显著的影响,其中随着膜厚、密封压力以及槽深的增加,液膜空化效应均减弱,随着转速的增大,液膜空化效应变强。以开漏比评价密封性能,结果表明,阶梯收敛槽机械密封在小膜厚、高转速、较低密封压力以及较小静环开槽深度下运行时可获得最优密封性能;但为保证密封端面液膜具有足够的承载力,开槽深度不宜过小。     

空化效应对斜线槽机械密封性能的影响

润滑膜的空化效应对流体动压型机械密封的密封性能影响显著。以煤油基磁流体润滑斜线槽上游泵送机械密封为研究对象,考虑空化热效应以及黏温效应,建立润滑液膜特性的数值分析模型,以液膜中的气相体积分数为指标,研究工况和结构参数对密封性能的影响规律,并与仅考虑黏温效应的模型进行对比。结果表明：因空化热模型考虑液膜介质饱和蒸汽压力随温度变化,考虑空化热效应时的开启力、泄漏率和气相体积分数均小于仅考虑黏温效应下的对应值,但2种条件下各参数的变化趋势基本一致;转速和槽径比增大,空化效应增强,而进口压力、膜厚、径向夹角和槽数的增大会削弱空化效应;转速、槽深、径向夹角、槽径比增加,会导致泄漏率增加,而进口压力和槽数的增加能够提升密封性能。     

旋转密封组件装配方案研究

文中介绍了利用专用工艺装备完成嵌有多个格来圈零件装配的工艺方案，在沈阳机床集团某功能部件装配过程中验证了此方案的可行性。     

基于CFD的端面空化对液膜密封稳态特性影响研究

基于满足质量守恒的空化模型,利用CFD FLUNET软件建立螺旋槽液膜密封端面三维模型,探讨螺旋槽结构参数对密封端面空化产生的影响规律,分析端面空化对密封端面间流体膜的开启力、液膜刚度、泵送率等的影响。结果表明:以液膜中气相体积分数变化为判据,空化效应随槽深和槽数的增加而增强,随槽径宽径比的增加呈现先增强后减弱的趋势,但随螺旋角的增加而减弱;考虑空化效应后,液膜开启力和泵送量的数值与未考虑时有所降低,但变化趋势基本一致,而液膜刚度在一定的螺旋槽结构参数范围内波动较大,影响液膜的稳定性。因此,端面空化易导致密封失效。     

微观表面形貌对螺旋槽液膜密封空化发生的影响

为探索微观表面形貌对液膜密封空化的影响,基于满足质量守恒的JFO空化模型及坐标变换,建立考虑微观表面形貌的双坝区螺旋槽液膜密封数学模型;采用有限体积法离散求解控制方程,综合分析表面粗糙度、周向波度和径向锥度对螺旋槽液膜密封空化发生的影响规律。结果表明:相比而言,密封面计入微观表面形貌后,摩擦副液膜中空穴区发生位置分散且形状不规则;以空化面积比为判据,较大表面粗糙度对液膜空化促生虽起到积极作用,但数据较小,可忽略不计;锥度对液膜中空穴促生和抑制影响有限,波幅的增加显著促进液膜中空穴的发生;高频波数时,正锥度有利于降低液膜空化面积比,抑制空穴。     

旋冲载荷下传动轴组合密封沟槽敏感参数研究

随着勘探深度的增加,地层压力升高和岩石硬度增加,螺杆钻具经常发生横向涡动、纵向跳动、扭向振动及黏滑现象,限制了冲击螺杆钻具的推广应用。为研究高温、高转速和往复运动耦合作用下传动轴总成密封特性及参数敏感性具,对比相同工况下星形圈、O形圈和组合圈密封特性,得到不同密封圈在静密封、动密封状态下接触压力分布,根据主密封面接触压力判定方法得到最佳密封圈结构。根据该结构研究沟槽敏感参数,并讨论沟槽形状、位置、数目和宽度等对组合圈密封特性的影响。结果表明:组合圈密封效果远远优于O形圈及星形圈;沟槽形状采用等腰三角形、沟槽数目为3时密封性能最优,沟槽位置于中间最合理;静、动密封状态下,主密封面接触压力随沟槽宽度增大而增大,而静密封状态下次接触面接触压力及O形圈应力几乎不变。     

旋转轴唇型密封圈的寿命预测研究

提出基于ABAQUS软件和疲劳分析软件FE-SAFE预测旋转轴唇形密封圈寿命的方法.以某型号减速器中的输入轴与轴承端盖间的旋转轴唇形密封圈为研究对象,通过构建预紧状态下旋转轴唇形密封圈的有限元模型,获得旋转轴唇形密封圈的过盈量和理论接触宽度与唇口最大接触压力之间的关系曲线;根据ABAQUS获得的应力,并结合材料应力-循...     

叶片式摆动液压油缸盖板静态密封设计

为降低制造与维护成本,选用标准规格的O型圈作为叶片式液压摆动油缸盖板静态密封,并对密封圈沟槽结构与尺寸进行优化,以保证静态密封能防止外部和内部泄漏。通过解析计算,初步确定密封沟槽尺寸;建立盖板静态密封的有限元模型,进行三重非线性有限元分析,模拟盖板安装到定子上的过程中O型圈的变形及应力分布。盖板静态密封的有限元优化设计基本达到预期目标。     

型槽参数对斜直线槽液膜密封性能的影响

为进一步探索斜直线型槽对密封性能的影响机制,基于质量守恒边界并定义液膜密度比,建立斜直线槽液膜密封动压润滑模型;采用有限差分离散方程,对比分析液膜空化理论与实验值,验证计算模型与程序准确性;研究斜直线型槽参数包括槽数、槽深、径向和周向槽宽比对密封性能的影响。结果表明：不同倾斜角时,在临界范围内,增加槽数或增大槽深均有助于提升液膜承载力、增大泄漏量并有效降低液膜空化,尤其在较大倾斜角下;在一定范围内,虽均增大径向和周向槽宽比可提升液膜承载力、促进液膜空化发生及增大泄漏量,但影响规律不尽相同。以提升液膜承载力为目标,得出的最优型槽参数为槽数42、槽深25μm、径向和周向槽宽比分别为0.7和0.6。     

基于广义轴对称模型的橡胶旋转轴唇形密封圈磨损研究*

建立橡胶旋转轴唇形密封圈的广义轴对称模型,并基于Abaqus/Python二次开发与Abaqus/ALE自适应网格技术提出一种密封圈磨损有限元仿真方法,通过与实验结果对比,验证了方法的有效性。相比于三维磨损模型,该方法能够在保证计算精度的同时显著提高计算效率。基于该方法研究不同工况参数对密封圈磨损的影响。结果表明：磨损初期主唇口的空气侧磨损程度较油侧更严重,后期主唇口油侧磨损程度逐渐超过空气侧;转速对磨损的影响较小,且在相同磨损时间不同转速下的主唇口轮廓线大致平行;装配过盈量对磨损影响较大,但在相同磨损时间不同过盈量下的主唇口轮廓线大致平行;弹簧箍紧力对磨损的影响较大,相同磨损时间情况下,弹簧箍紧力越大则主唇口油侧磨损越严重。     

齿型对双侧迷宫密封性能的影响

采用 CFD 方法对不同齿型双侧迷宫密封结构的二维和局部三维模型内部流场进行数值模拟,研究齿型对往复式迷宫压缩机密封性能的影响。结果表明：当密封间隙和齿高一定时,齿型变化对双侧迷宫密封泄漏特性的影响较大,其中圆形齿密封效果最好,其次是梯形齿、三角圆弧齿、矩形齿;二维与三维流场数值模拟出的泄漏量变化趋势一致,但三维流场数值模型的计算结果更接近经验公式的计算结果。     

可逆式双密封在液环泵上的应用

针对液环泵机械密封的工况条件及故障原因,设计了一种新型可逆式平衡型双密封,并阐述了该密封结构的特点、设计要点及实际应用的良好效果。     

转速对旋转式唇形密封接触性能参数的影响

为研究转速对旋转式唇形密封圈接触性能参数的影响规律,采用ANSYS软件建立唇形密封圈在旋转离心力作用下的有限元模型,求解唇形密封圈的应力应变和接触性能参数.结果 表明,在研究的密封圈转速范围内,密封圈的应力应变集中作用在其腰部结构和唇口部位;随着转速的增加,密封圈接触宽度、接触压力最大值和径向力等接触性能参数呈现非线性...     

车桥旋转轴唇形密封圈仿真研究

介绍了驱动桥旋转轴唇形密封圈的概况、基本机构形式,阐述了其密封机理,利用有限元分析软件ANSYS建立了密封圈的模型进行仿真,进行了外露骨架油封和内包骨架油封的对比,分析了车桥油封结构对其密封性的影响。结果表明,该模型计算得到的车桥油封静态条件下的变形和Von-mises应力分布情况与实际情况基本一致,且在相同条件下,内包骨架油封比外露骨架油封具有较大的变形量和较大的唇口Von-mises应力分布区域。     

可倾气封与固定气封性能试验比较分析

提出一种新型可倾气封。与传统固定式气封相比,可倾气封块在气流力作用下可以绕支点作自适应摆动,当气封块达到平衡位置时,切向激振力减小,从而提高稳定性。试验采用不平衡同频激励法测定可倾气封的动力特性,研究和比较了可倾气封和传统固定式气封的动静态性能。试验结果表明,两种气封泄漏量相当,可倾气封内产生的切向气流力比固定气封小。低压比下两种气封动力特性系数相近,随着压比的增大,动力特性系数差异逐渐增大。以气流力对气缸的做功量大小为综合评判依据,发现可倾气封做功量明显小于固定气封,压比越大,做功量差异也越大,可倾气封的稳定性较高。对于大型旋转机械而言,气封进出口压比很大,两种气封动力特性的差异将会更大。     

新型双螺旋槽端面密封主要结构参数对密封性能的影响

针对一种用于高速高压、超低温等极端工况下的新型双螺旋槽端面密封装置,在等密封闭合力的假设下,对动环槽形几何结构参数,如槽深、槽数、槽台宽度比及螺旋角对密封性能(密封间隙、泄漏量及液膜刚度)的影响进行了理论研究。综合考虑较小密封泄漏量和较大的液膜刚度,计算结果表明取较小的槽深(考虑实际工作过程中启停过程带来的磨损,不宜小于15μm),槽数10~15个,槽台宽比0.25~1.0,螺旋角α≤20°较适宜。     

表面纹理对旋转轴唇形密封性能的影响

在唇形密封圈唇端两侧设置整齐排列的圆形、正方形和等边三角形3种凹坑纹理形式,建立具有表面纹理的旋转轴唇形密封圈的有限元模型,并分析获得密封面静态接触压力和变形系数矩阵;建立综合考虑混合润滑和空化及表面纹理形状影响、耦合流体场和弹性变形场的唇形密封圈接触区域密封数值计算模型,并建立集有限元分析与数值计算于一体的唇形密封圈接触区域泵吸率计算流程。计算结果表明:表面纹理结构使得密封唇与轴的接触压力相对下降,且有效地增大唇形密封圈的膜厚并改善泵吸效果;相较于圆形和正方形纹理,三角形纹理对唇形密封圈的改善效果最佳。但表面纹理结构在改善密封区域润滑状态的同时,也造成密封动态压力的波动,且三角形纹理的影响更显著。     

水工闸门止水结构动力特性与体型优化

运用ANSYS软件结合某工程平面闸门顶部P型止水结构,以其脱离闸门面板发生自激振动为研究工况,探索其动力特性的规律性,并通过谐响应分析对闸门止水结构进行体型优化设计.分析结果表明,止水自振频率随止水长度和流场范围的增加而减少；螺栓紧固力对止水自振频率的影响呈现出阶段性；P型头部孔半径减小,压板宽度增大,均能有效提高止水结构刚度,能克服共振、疲劳及其他受迫振动引起的有害结果.     

工程陶瓷材料在高速高压旋转密封中的应用

论述了新型工程陶瓷材料在高速高压旋转密封元件上的应用,通过将工程陶瓷材料与金属材料的对比以及各种工程陶瓷材料之间的对比,筛选出适合于在高速高压旋转密封中应用的材料。     

弹性变形对泵用高速波度端面机械密封液体泄漏特性的影响

高参工况下密封环的弹性变形在一定程度上会影响密封性能。以波度端面机械密封为研究对象,考虑空化效应和弹性变形,对高速波度端面机械密封液体泄漏特性开展理论研究。采用有限差分方法数值求解密封的压力分布、开启力和泄漏量,重点分析密封端面波度几何参数以及密封工况参数对开启力和泄漏率的影响规律。结果表明：高速工况下波度密封端面空化加剧以及端面变形,使得密封端面承载力减小;当表面波度幅值较小时,考虑弹性变形时的密封开启力大于不考虑弹性变形时的密封开启力,而表面波度幅值大于0.2μm之后,两者呈现相反的结果;考虑弹性变形时的密封泄漏率则均大于不考虑弹性变形时的密封泄漏率;在弹性变形影响下,波度端面机械密封的密封性能主要受密封压力和密封间隙的影响;随着密封压力的增加,密封泄漏率增加;随着密封间隙的增加,考虑弹性变形前后的泄漏率差值逐渐减小。在文中计算条件下,弹性变形使得密封泄漏率增加可达50%以上。