用于爆炸容器的氟橡胶密封圈高温性能试验研究(二)

为了解氟橡胶圈高温性能并应用于爆炸容器密封结构,开展了详细的橡胶圈高温性能试验。试验中设计了一套可加压、加热、检漏、测量的试验装置。利用该装置进行了氟橡胶高温性能、氟橡胶和丁腈橡胶高温性能对比、不同压缩率下密封圈高温性能、不同密封结构密封圈高温性能、不同尺寸密封圈高温性能、粗糙度对密封性能的影响、加工精度对密封性能的影响、单双道密封结构的高温性能的对比等试验。并通过加速老化试验预测了氟橡胶F117密封圈的使用寿命。最终,得到了在各种影响因素下氟橡胶的高温性能水平,充分了解了氟橡胶的应用条件,并为氟橡胶在高温高压状态下的实际应用提供试验依据。     

金属O型圈高温密封性能研究

为研究海上稠油热采工具密封用金属O型圈的高温密封性能,建立金属O型圈密封轴对称有限元分析模型,计算其高温条件下接触压力与剪切应力变化规律,分析金属O型圈高温密封影响因素,并利用试验验证理论研究结果。研究表明,温度变化显著影响金属O型圈的强度和密封性能,金属密封圈最大接触应力和剪切应力随工作压力的增加呈非线性增大,密封圈密封性提高,强度下降;初始压缩率在12%~16%范围内时,金属O型圈的高温密封性能最好,能满足350 ℃下稠油热采工具密封要求。理论研究结果通过试验得到有效验证。     

牙轮钻头径向非对称扁平密封性能研究

为了提高HAR橡胶密封圈寿命,提出一种新的径向非对称扁平密封结构。相比传统对称截面扁平密封圈,径向非对称截面的密封接触面积更小,因而减小了内圈动密封面旋转产生的热量以及磨损。通过试验对比氢化丁腈橡胶(HNBR)与丁腈橡胶（NBR）的性能,选择出合适的橡胶密封圈材料;分别建立径向非对称扁平密封圈与传统对称截面扁平密封圈的有限元模型,对比2种结构的密封性能;在不同的环境压力和温度下对径向非对称扁平密封圈的密封性能进行评价,并在现场进行应用验证。仿真结果表明：径向非对称扁平密封圈接触应力更大,密封性能更优;同时,其Mises应力明显低于传统对称截面扁平密封圈,证明径向非对称扁平密封更适合长期稳定工作。现场应用结果同样验证：在高温高压工况下,径向非对称扁平密封圈密封性能可靠,具有较高的实用价值。     

用于爆炸容器的O型密封圈漏率的实验研究

爆炸容器的密封是靠密封圈和法兰密封面配合完成的,对密封的要求较高,气体泄漏率必须小于10-7 Pa·m3/s.爆炸后,大量容器内充填物在冲击波的作用下堆积在密封法兰处,密封圈受到1~2 h的升温-冷却过程.设计一种能够对O型橡胶圈漏率进行检测的密封法兰装置,并在100,150,200℃下对F117氟橡胶O型密封圈密封性能进行实验研究.结果表明:温度对漏率的影响较明显,漏率随着温度升高增大;实验所用的F117氟橡胶在压差为0.9 MPa、最高温度为200℃时,最大漏率保持在10-7 Pa·m3/s量级,符合爆炸容器密封要求;设计的法兰密封装置、实验系统以及试验方法能够满足密封圈高温下的密封性能考核要求.     

组合密封圈密封性能仿真研究

为分析组合密封结构密封性能,对其密封状态下应力进行仿真研究。通过静态压缩实验获取橡胶材料和聚四氟乙烯材料力学性能;建立组合密封圈的有限元模型,研究了预压缩率、侧向油压和作动器运动方向对橡胶O形圈密封性能的影响;进一步分析了运动方向对斯特封密封性能的影响。研究表明,密封圈应力与压缩率、油压成正比,运动方向对O形圈应力有影响,运动方向对斯特封应力影响较小。     

基于PTFE矩形密封圈的高压容器密封结构设计

PTFE矩形密封圈具有耐化学性能好、截面稳定性高等优点,可以有效解决腐蚀性介质的密封问题。但在实际使用中,PTFE矩形密封圈及其适配沟槽的尺寸设计缺乏参考依据。针对上述问题,根据高压容器端面密封结构的形状与受力特征,在Ansys Workbench中建立PTFE矩形密封圈的二维轴对称模型,采用双线性等向强化模型表征PTFE的力学性能,对基于PTFE矩形密封圈的高压容器端面密封结构进行分析和设计,讨论压缩率、PTFE矩形密封圈几何参数和沟槽结构参数对高压容器端面密封性能的影响。结果表明,压缩率、矩形圈的高度和宽度以及矩形圈与沟槽侧壁的间隙对密封性能的影响较大,而内径对密封性能的影响较小,因而设计时应优先考虑沟槽深度、矩形圈的截面尺寸以及与沟槽的装配位置等参数。确定PTFE矩形密封圈及适配沟槽的尺寸后,采用有限元仿真手段验证了设计的密封结构在常温30 MPa高压下的密封性能,证实了设计的合理性。     

往复轴用阶梯圈的台架试验及其寿命研究

该文以往复轴用阶梯圈为研究对象,利用往复密封试验台架,测试了不同密封圈材料和不同工况条件下往复轴用阶梯圈的泄漏量、磨损率和挤出宽度等,研究了材料配方、试验压力和往复速度对轴用阶梯圈寿命的影响,并对密封失效原因进行了分析。结果发现,往复密封轴用阶梯圈具有良好的动密封性能,特别是高压下密封性能更佳。材料配方、试验压力和往复速度是影响往复轴用阶梯圈使用寿命的三个重要因素。     

往复密封中星型密封圈的密封性能分析

建立星型密封圈和O型密封圈的有限元模型,分析它们在静密封和往复动密封中的密封性能,并对影响星型密封圈往复密封特性的流体工作压力、往复运动速度、预压缩量和摩擦因数进行分析.结果表明,在静密封中,星型密封圈的密封性能比O型圈好,但其内应力较大,容易发生失效;在往复动密封中,密封圈的密封性能随时间呈现波动变化,星型圈比O型圈更适宜用于动密封中;星型圈在内行程中的密封性优于外行程,但其随时间波动较大;星型圈的最大接触应力并不与工作压力和运动速度呈线性关系,预压缩量和摩擦因数对星型圈内行程中的密封性能影响较小,而对其外行程影响较大.     

深沟球轴承的密封

在对比分析深沟球轴承五种基本密封结构优缺点的基础上,阐明如何根据轴承用途或工况来正确设计和应用不同的密封结构。同时通过对接触式密封轴承的防漏油密封性能试验,重点论述了接触式密封结构的密封圈唇口与内圈配合的过盈量与轴承防漏油密封性能之间的关系,以及过盈量与摩擦力矩之间的关系。并详细介绍了常用密封材料的性能及其应用。     

基于数值模拟的矩形密封圈参数化分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立二维轴对称模型,对静密封中矩形密封圈与O形密封圈的密封性能进行了对比,分析了矩形密封圈压缩率、材料硬度、截面长宽比和倒角尺寸对矩形密封圈的变形、接触压力和Mises应力的影响。结果表明:在静密封中,矩形密封圈的密封性能优于O形密封圈的密封性能;压缩率越大,密封性能越好;材料硬度是影响密封性能的重要因素;截面长宽比对密封性能影响最小;倒角尺寸越小对最大Mises应力和最大接触压力影响越明显;矩形密封圈的接触压力分布均匀,更适合静密封结构。     

基于正交试验的纯水液压缸鼓形密封结构改进

为提高纯水介质下液压缸活塞用鼓形密封的性能,以ZY10000-20-40DB型掩护式液压支架的活塞密封为研究对象,利用Ansys有限元软件建立鼓形密封结构二维轴对称模型,通过正交试验的方法,分析活塞内外行程情况下,不同密封沟槽结构参数和密封圈结构参数的鼓形密封的密封性能以及破损特性,并对鼓形密封结构进行优化。结果表明：相比于密封圈结构参数,密封沟槽结构参数对密封性能的影响较小,沟槽内倒角的尺寸变化对密封性能没有影响;密封圈边长尺寸过大或过小都会引起应力的集中;最大von Mises应力和接触应力都随着密封圈外凸圆弧半径的增大而增大,随着密封圈内凹圆弧半径的增大而减小。优化后的鼓形密封的最大接触应力增大18%～20%,密封性能显著提升。     

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。     

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。     

密封间隙和长度对深沟球轴承密封性能的影响

采用正交试验法对特制密封圈在不同的密封问隙和密封长度下进行了密封性能试验，定量地分析了径向密封问隙、轴向密封间隙、径向密封长度和轴向密封长度对深沟球轴承的漏脂性能和防尘性能的影响，试验结果对提高深沟球轴承的密封性能具有实际的指导意义。     

耐压门C形密封圈大间隙密封性能分析与结构优化

采用有限元分析对耐压门C形密封圈密封结构进行计算分析和截面尺寸优化,计算校核典型算例下的密封性能,分析C形密封圈截面尺寸参数对其大间隙工况下密封性能的影响。结果表明:典型算例中C形密封圈结构在流体载荷增加的情况下,接触应力峰值也随之增加,并始终大于流体载荷,能够保证密封性能;大间隙密封工况下,C形密封圈截面开口半径、开口间隙和削斜高度对其密封能力影响显著。根据分析结果,优化了密封圈截面尺寸参数,优化后的密封结构在预紧压缩和大间隙工况下的密封性能均优于原始密封结构。     

基于ANSYS的O形圈活动量对密封性能影响探究

以某飞机某部位作动筒渗漏和密封圈扭转断裂的故障为切入点,利用有限元分析软件ANSYS建立O形橡胶密封圈(简称O形圈)的二维轴对称模型,对装配阶段和静压阶段下不同配合间隙、沟槽深度、沟槽宽度、圆柱度和偏载对密封性能的影响进行分析。结果表明：在一定范围内,配合间隙、沟槽深度、沟槽宽度对密封性能影响较大,而圆柱度和偏载对密封性能影响较小;在允许的范围内,较小的配合间隙、合适的沟槽深度和宽度能够得到优异的密封性能。该作动筒的O形圈发生渗漏和扭转断裂的原因为密封槽宽度偏大,综合考虑,对密封槽宽度进行改进能够有效提升O形圈的密封性能。     

核电站人员闸门用O形密封圈研究

人员闸门是核电站安全壳的重要组成部分之一,能确保安全壳压力边界的密封性。闸门通过双道O形密封圈来实现其密封功能,密封圈的材料性能,尤其是老化性能对其密封性与可靠性起着决定性作用。文中结合试验论证,综合分析了密封圈材料的老化机理和密封性能的可靠性,对多种人员闸门用O形密封圈材料进行了热老化、辐照老化试验,并验证了在LOCA环境下的密封性能,得到了完整试验数据,为核电站密封材料的设计和应用提供了理论及实践依据。     

水下柔性连接器的O形圈球面密封性能分析

水下柔性连接器可解决水下油气管道在连接时因管道角度偏离而无法成功对接的问题。水下连接器的密封结构以球面上的O形圈为主，为了验证连接器密封结构在水下的密封性能，通过对O形圈材料本构方程的计算分析，得到O形圈橡胶材料的重要材料参数；从von Mises应力、接触压力、不同接触面的接触宽度等方面，分析不同介质压力对O形圈密封性能的影响。结果表明：水下柔性连接器密封结构在不同工作状态下均能够保持良好的密封性能，且介质压力越大，O形圈与球形结构上的密封槽之间的接触应力就越大，连接器密封性能有所提升。通过压力试验验证了O形圈球形结构应用在水下是可靠的。     

高水压环境下盾构主轴承唇形密封圈密封性能分析

在分析盾构主轴承密封结构及功能的基础上,结合琼州海峡跨海隧道工程,建立了主轴承密封圈仿真分析模型,分析不同压力差下,唇形密封圈的保持架结构,对主轴承密封圈受力情况和密封性能的影响。研究结果表明：有楔形突起的保持架对密封圈的受力情况及密封性能具有较大影响。该结构有效改善了密封圈的力学结构,提高了其结构的稳定性和密封性能的稳定性,在保证良好密封性能的前提下,使密封圈有较小的变形和等效应力。     

蒸压釜Y形橡胶密封圈有限元分析及结构优化

采用有限元方法分析蒸压釜Y形橡胶密封圈在预安装、预压紧及工作状态下的变形与应力分布特性,结果表明蒸压釜密封槽密封腔的密封主要依靠Y形圈唇尖部位完成,同时该部位也最易损坏。分析蒸压釜Y形密封圈结构参数与密封圈应力变化之间规律,得到对Y形密封圈密封性能影响较大的结构参数,并通过正交试验方法对Y型密封圈进行结构优化。通过优化,在保证接触面可靠的接触压力的条件下降低了Von mises应力,且Von mises应力最大值位置由原来的密封唇尖转移到密封唇内侧,有效降低密封唇唇尖部位发生损坏的可能性;同时唇夹角的增大与Y形圈长度的减小可以达到节省材料的目的。因此,通过对Y形密封圈的优化达到了延长使用寿命、节省材料的目的。