弹簧蓄能密封圈轴对称仿真模型建模方法研究

弹簧蓄能密封圈在夹套材料磨损后能依靠弹簧回弹来维持良好的密封特性,被广泛应用在诸多领域。但针对该密封圈的研究相对缺乏。因其结构的螺旋性导致了无法直接采用二维模型进行分析。提出一种建模方法构造密封圈的二维轴对称模型：首先通过数值实验得到三维螺旋盘绕弹簧的力学特性,在此基础上结合等效原则构建二维变截面等效弹簧,进而建立螺旋盘绕弹簧蓄能密封圈的二维轴对称有限元模型。利用该模型,进行算例验证,仿真结果和已知数据有很好吻合度,表明了该模型的有效性。该二维弹簧等效建模方法大幅提高了仿真效率,为螺旋弹簧及含弹簧系统的仿真提供了一种有效的方法。     

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。     

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。     

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。     

钻井振动筛中弹簧的设计计算

介绍了钻井振动筛中筛箱支承弹簧的主要作用在于提供筛箱系统振动的中心面及起减振作用.解释了在钻井振动筛筛箱支承弹簧的选用中采用橡胶复合弹簧的理由.同时,说明了在计算振动筛1阶基频时等效弹簧刚度的计算方法.并通过工程实例予以简要说明.     

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。     

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。     

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ADAMS的混合动力城市客车钢板弹簧动力学建模及分析

钢板弹簧的建模质量影响着车辆仿真的正确性,基于ADAMS/CAR建立电动客车的钢板弹簧模型,并导入ADAMS/VIEW中求解出钢板弹簧的刚度曲线,为钢板弹簧的等效处理提供数据支持。同时建立钢板弹簧前悬架仿真模型,进行车轮同向激振分析和车轮反向激振分析,得到悬架的刚度曲线,为下一步钢板弹簧悬架的优化设计提供理论依据。     

基于有限元和响应面法的U形弹簧结构参数分析

液压作动器内部密封件的蓄能性能是衡量其可靠性的关键,而U形弹簧作为蓄能密封圈的弹性元件,其压缩刚度和弹性压缩极限是决定其蓄能性能的主要因素。建立基于材料参数的U形弹簧弹塑性有限元模型,计算U形弹簧的压缩刚度、弹性压缩极限和线性压缩临界值,分析典型结构参数对蓄能特性的影响;基于响应面法构建多因素数学模型,比较各结构参数对弹簧压缩刚度和弹性压缩极限的影响程度;通过多次弹簧压缩试验验证了计算模型的准确性。结果表明：弹簧厚度、截面总长、开槽宽度、周期宽度和根部圆弧半径为压缩刚度的主要影响因素,其影响依次减小;弹簧厚度、截面总长和根部弧半径为弹性压缩极限的主要影响因素,其影响依次减小。重复压缩试验证明,弹簧屈服产生的塑性变形会随着压缩次数累加,导致弹簧开口宽度减小,导致密封圈动态密封性能降低;当蓄能密封圈用于动密封时其压缩量不宜超过弹性压缩极限。     

基于有限元分析的PET吹瓶机橡胶密封圈的改进设计

采用有限元分析方法对吹瓶机吹塑PET瓶时橡胶密封圈容易出现挤隙现象进行了分析,并重新设计了2种密封结构.有限元模拟分析表明,设计的2种密封结构减小了密封圈在缝隙内的挤出部分,而且能增加接触面积和接触应力.     

机械密封环过盈联接的有限元分析

根据扭矩平衡原理推导了过盈量计算公式,建立了机械密封环过盈联接的有限元模型,利用ANSYS分析软件求解密封环内部各节点的应力分布情况,并与传统厚壁圆筒理论计算方法进行了比较.结果表明,有限元方法能准确计算出过盈联接零件的应力分布,结果更符合实际状况.     

涡旋柔性弹簧型线设计及有限元分析

提出了广泛用于小型低温制冷机上直线压缩机中涡旋柔性弹簧型线设计方法。利用基本的圆渐开线方程，通过调整基圆半径、渐开线节距、渐开线发生角、涡旋体槽宽、涡旋体圈数、渐开线的渐开角以及涡旋槽在空间的分布，来实现柔性弹簧型线的设计。为了分析柔性弹簧的各项性能，建立了有限元应力分析模型，通过有限元软件平台，对广泛使用的牛津型型线的柔性弹簧进行了数值分析，并将分析结果与实验数据进行了对比，证明了有限元方法的有效性。根据不同的实际性能要求设计出了不同型线的柔性弹簧。通过分析得出了弹簧几何特征与弹簧刚度之间的关系。     

浅槽环瓣型浮动环密封的动态特性分析

在浅槽环瓣型浮动环密封静态性能分析的基础上,对其动态特性进行了研究分析。利用Reynolds方程,通过计算微小位移或速度扰动对液膜动压力的影响获得液膜的刚度和阻尼,然后结合系统结构分析其稳定性。结果表明：浅槽环瓣型浮动环密封具有相当优越的稳定性,具有相当大的刚度和非常迅速的反应速度;密封腔压强、转速对于刚度系数、阻尼系数及系统的稳定性具有较大影响,其中刚度和阻尼随压强的增大而增大,随转速的增大而减小,超调量和调整时间随压强的增大而减小,随转速的增大而增大。     

涡轮泵端面密封有限元仿真及贮存可靠性分析

为分析长期贮存条件下涡轮泵端面密封变形问题,采用有限元分析软件对涡轮泵端面密封静环组件过盈配合过程中的变形及长期贮存中的蠕变变形进行了分析计算;使用应变率硬化材料模型描述蠕变特性,得到了不同年限下密封组件应力应变和石墨环变形结果;利用广义强度应力模型方法对端面密封静环组件可靠性进行了评估;基于性能可靠性退化理论,利用有限元仿真数据对端面密封静环组件贮存可靠性变化规律进行了研究,得到了不同贮存年限下密封组件的可靠度。     

浅槽环瓣型浮动环密封的性能分析

为探讨浅槽环瓣型浮动环密封的性能特点,首先分析了密封的结构和工作机理,采用FDM（Finite Difference Method）、牛顿超松弛迭代求解Reynolds方程,获得密封间隙的流场压力分布及各种工况条件对泄漏量、静态刚度的影响.结果表明：轴向浅槽的存在,产生了多楔形动压效应,使压力扰动不可能周向连续传播,提高了密封的稳态特性;轴颈线速度、密封腔压强、端面摩擦因数对于泄漏量、静态刚度具有很大影响,为特殊工况下径向密封件的设计和选用提供了参考.     

基于UG的减振弹簧有限元分析

在理论计算的基础上,采用UG软件建立减振弹簧模型,结合理论值对弹簧模型进行有限元分析,从分析结果可知：模型刚度有限元分析结果与理论计算值基本一致;对弹簧的疲劳强度分析可知,理论疲劳安全系数与有限元分析结果基本相等,模型的强度足够;弹簧静强度安全系数为1.42,静强度合格;弹簧最小固有频率大于振动机振动频率,故弹簧不会发生共振。