O形圈在深海环境下往复密封应力分析

为了分析深海特殊环境下液压元件中O形圈的往复密封性能,基于ANSYS软件建立了O形圈的二维往复运动模型,分析了不同工况下O形圈接触应力和摩擦应力的分布及往复运动过程中应力大小变化情况。结果表明:深海各种工况下,O形圈可实现往复密封;往复运动开始时应力不断变化,之后趋于稳定;深海高压环境对O形圈密封性能影响很小,可以忽略不计。     

基于渗透边界的O形组合圈密封特性研究

为准确研究高压柱塞副O形组合密封圈的密封特性,考虑流体向密封接触区渗透对接触压力的影响,基于逐点比较法提出了综合渗透与非接触边界的数值仿真方法,研究高压流体作用下O形组合密封圈的接触压力与von Mises应力分布。进一步讨论不同预压缩量与流体压力下O形组合密封结构参数对其密封性能的影响。分析结果表明:综合渗透边界与非接触边界的分析方法具有较高的可靠性,试验对比误差为2.9%～4.3%;随着O形圈预压缩量增大,主接触压力与密封长度明显增大,而内部von Mises应力与侧接触压力的变化较小;随着流体压力的增大,O形圈von Mises应力与主、侧接触压力均明显增大,但密封长度的变化较小。此外,组合密封挡圈应用于高压柱塞副可有效避免O形圈局部应力集中,挡圈接触压力随流体压力的增大而增大,但明显小于O形圈主接触压力,仅起辅助密封作用。研究结果为高压柱塞副动密封结构设计与优化提供了依据。     

液压缸组合密封性能仿真与参数优化研究

通过改变伺服液压缸组合密封的结构型式,建立两种密封圈的仿真模型,利用ANSYS Workbench软件在静密封状态下,探究介质压力、压缩率、接触的摩擦因数对伺服液压缸密封性能的影响,并以密封圈最大Von-Mises应力和接触面最大接触压力作为密封性能的判定依据;而在动密封状态下建立泄漏量和启动压力动态特性的数学模型,并以二者数值大小作为密封性能的判定依据,从而优化密封圈的组成结构参数。结果表明:在静密封状态下,当改变其中任一参数时含有工字形圈的液压缸的最大Von-Mises应力和接触面最大接触压力明显优于含有O形圈的液压缸;而在动密封状态中,随着介质压力增加,两种模型的液压缸泄漏量不断减少,启动压力不断增加,并且含有工字形圈的液压缸泄漏量更少,表明工字形圈的密封性能优于O形圈的密封性能。而研究的工字形圈组合的格莱圈可为液压缸设计人员提供参考。     

水介质O形圈密封阻力研究

为了研究水介质O形圈的密封阻力特性，通过ANSYS软件建立O形圈二维轴对称有限元模型，分析不同预压缩率和流体压力对O形圈密封性能的影响，通过2种滑动摩擦力理论算法，计算出不同流体压力下O形圈的摩擦力，与实验测量的摩擦力进行对比分析，探究流体压力和往复速度对摩擦力与摩擦因数的影响。结果表明：随着预压缩率增大，O形圈von Mises应力和接触长度增大；随着流体压力的增大，O形圈von Mises应力增大，接触压力和接触长度随之增大，流体压力超过30 MPa,接触长度减小；微元法和实验得到的摩擦力较为接近，可用于O形圈摩擦力预估；相同往复速度下，随着流体压力增大，O形圈摩擦力增大；相同流体压力下，随着往复速度增大，摩擦力也增大。     

隔膜泵油缸V形圈的密封性能分析与结构优化

为提高隔膜泵油缸活塞的密封性能,以隔膜泵的活塞V形圈为研究对象,基于正交试验方法,利用ANSYS Workbench软件对不同结构参数的V形圈进行仿真。以最大Von Mises应力和最大接触压力为评价指标,讨论影响指标数值变化的主、次要结构参数,并对V形圈进行结构优化。结果表明：影响最大Von Mises应力的主要因素是唇外倒角和唇内边长;唇外倒角越大,最大Von Mises应力越大;而唇内边长过大或过小都会引起最大Von Mises应力的增加。影响最大接触压力的主要因素是唇外倒角、唇口内角和唇外边长;最大接触压力随唇外倒角的增加而增加,随唇口内角和唇内边长的增加呈下降趋势。优化后的V形圈最大接触压力减小6%,仍满足密封要求;最大Von Mises应力减小28%,密封性能显著提高。     

无泄漏柱塞缸橡胶密封构件的仿真分析

进行一种新型无泄漏柱塞缸的研究,运用ABAQUS建立橡胶密封构件的有限元模型,并对其工作过程进行仿真模拟。分析计算橡胶密封构件在初始状态和工作状态下的变形、von Mises应力、剪切应力和接触压强,有效地预测其引起破坏失效的区域。分析橡胶密封构件变形的Mises屈服准则和剪切应力准则,以判定两种状态下密封构件是否失效。本文为无泄漏柱塞缸橡胶密封构件的优化设计提供理论依据。     

轧机弯辊液压系统漏油分析及其优化改造

中厚板热轧四辊可逆式轧机在轧制钢板过程中产生的巨大轧制冲击力和工作辊轴向窜动力会通过工作辊传递到压靠在工作辊轴承包上的压紧缸活塞杆上,导致液压缸密封频繁损坏。针对上述问题,通过优化改进,提高AGC液压系统响应速度并调整轧辊辊形,在满足钢板同板差和板形要求的前提下,取消压紧液压缸弯辊作用;改造油路实现同一缸块上两个液压缸独立供油;通过改造,实现在液压缸有杆腔端盖密封损坏后,有杆腔可从备压供油切换到直接回油状态,换辊时活塞杆通过辊系运动压迫辅助缩回。结果表明：优化活塞杆密封组合,采用新材质实现密封国产化,可提高液压缸工作可靠性,降低使用成本。     

基于有限元的O形密封圈在三角区域的密封性能研究

为了分析角密封时O形圈的受力状态、接触压力、安装预紧力等,基于ANSYS软件Workbench平台建立了不同倒角尺寸下的O形圈区域模型,分析了在不同倒角尺寸下O形圈的VonMises应力、接触压力、安装预紧力的大小变化情况。结果表明:对于不同的倒角尺寸,O形圈本体的应力、接触压力和安装预应力不断变化,可以根据工程实际设计O形圈的不同倒角尺寸,同时也可以校核密封压力和安装预紧力。     

Q235钢基体表面微晶玻璃功能梯度涂层接触应力的数值模拟

接触应力状态是涂层材料表层破坏、整体分层剥落的重要影响因素。运用有限元软件ANSYS对Q235钢基体表面TiN/LZAS微晶玻璃梯度涂层在法向静载下的接触应力进行了分析,建立了该复合涂层的有限元分析模型,通过比较有限元数值解和Hertz理论解,验证了有限元模型的可靠性,探讨了不同层数和层厚对涂层体系接触应力分布的影响。结果表明:涂层的径向接触应力和Mises应力的最大值均位于接触区域中心处,最大剪切应力位于接触中心附近;涂层层数和厚度对涂层表面径向应力、界面剪切应力和整体Mises应力均有明显影响。模拟分析的结果可以为该复合材料的设计和制备提供一定的理论依据。     

液压系统静密封结构漏油故障分析

液压系统的执行部件液压缸在长期使用过程中出现漏油故障,通过对密封圈进行密封原理分析、密封结构分析、O形橡胶密封圈有限元仿真分析、试验验证等方式,得出静密封结构渗漏油的原因,并根据密封失效原因提出解决措施.结果表明:液压系统O形圈静密封结构在低温下密封圈压缩率会减小,出现密封失效;通过增大O形橡胶密封圈截面直径可有效提高...     

H形密封圈密封性能分析与优化研究

为研究H形密封圈在液压缸活塞密封中的力学性能,建立H形密封装置模型,利用ANSYS软件分析安装阶段、空载阶段和加载阶段的应力变化,并对结构进一步优化,进行对比分析。结果表明:最大应力值随着装载而右移;Von mises应力最大值随着压缩率增大而增大,均处于与缸壁接触处;Von mises应力随着流体压力增大而增大,且密封圈中部会向上突出;优化后能有效减小应力对结构的破坏。     

全程悬浮气动平衡器密封及摩擦特性研究

对于气动设备而言,密封性能好坏直接影响其工作性能,密封圈与气缸之间摩擦特性影响活塞往复运动的平稳性,在ANSYS有限元分析软件中建立O形密封圈与气缸接触的二维轴对称有限元分析模型,分别对O形密封圈静密封和动密封性能进行研究,得出预压缩率、工作介质压力、摩擦因数对密封性能的影响规律。搭建摩擦力特性测试实验平台,分别对最大静摩擦力、空载时动摩擦力、加载时动摩擦力的特性进行了实验测试,得出工作介质压力和运动速度对摩擦特性的影响规律。     

断带抓捕液压系统的液压冲击研究

考虑断带抓捕液压系统的冲击问题,通过引入溢流阀改进原有的全断面楔形断带抓捕液压系统,描述整个系统的工作原理,基于AMESim软件建立系统仿真模型并进行仿真分析,得到楔形断带抓捕系统在抓捕状态下的液压缸活塞速度和位移动态性能曲线。结果表明:溢流阀的引入使活塞运行一半行程时活塞做减速运动,当活塞位移达到最大值3.0 m时速度降为0。改进的楔形断带抓捕液压系统减小了液压缸末端的液压冲击。     

一种双向三级等推力液压油缸的设计

针对传统多级液压油缸工作压力小,各级推力小且不等,活塞杆单向伸出距离长、挠度大,工作时稳定性和可靠性差、使用寿命短等缺陷,对其整体结构进行重新设计。采用不同的缸径和活塞杆直径,通过内部配油座合理排列组合,实现了三级等推力且推力较大;采用活塞杆双向伸出结构,使活塞杆单向伸出长度短,伸出挠度小,防止部件被啃伤。通过以上的改进,液压油缸的稳定性及使用寿命大大提高。设计的产品已获发明专利(ZL201310691041.5)。     

基于牵引导向的液压油缸防自旋技术研究

介绍了液压油缸在盾构机推进系统中的作用与工作原理。带单撑靴的液压油缸油杆伸出时存在自旋现象,分析了此现象对盾构机工作造成的不良影响,并介绍了当前的技术解决方案。分析表明,现有技术方案未能从根本上解决液压油缸自旋现象。根据平衡力学原理以及液压缸液动力的特点,提出采取牵引导向防自旋的解决方案,并通过实际案例验证了其可行性。结果表明：所提出的牵引导向防自旋方案具备可行性、稳定性、先进性、经济性,能彻底解决带单撑靴的盾构机液压油缸油杆伸出时发生的自旋现象。     

一种绞吸式挖泥船定位桩缓冲起升液压油缸的设计

针对绞吸式挖泥船定位桩缓冲起升液压油缸起动压力大,油缸回落时冲击力大,工作时稳定性和可靠性差、使用寿命短等问题,对其整体结构进行重新设计。在缸体底部采用双进单出油路,用单向阀控制,实现了起动压力小;在活塞杆底部采用缓冲弹簧和节流孔相结合的缓冲装置,实现活塞杆回落时速度递减,冲击力小。使用结果表明:改进后的缓冲起升液压油缸的稳定性及使用寿命大幅度提高。     

基于AMESim的机载导弹液压弹射机构动态特性研究

针对传统机载导弹弹射装置存在的问题,设计一种以蓄能器提供弹射流量、伺服阀作为核心控制元件的液压弹射机构。论述了液压弹射机构工作原理,利用AMESim软件建立其仿真模型。仿真结果表明:在弹射过程中,蓄能器气体腔容积、液压缸无杆端活塞面积与液压杆伸出速度成正相关,液压缸有杆端活塞面积与液压杆伸出速度成负相关;在缓冲过程中,活塞杆的末速度及缓冲腔压力与凸缘前端与活塞内腔壁间隙成负相关。     

柴油发动机活塞连杆机构失效原因分析

某柴油发动机活塞连杆机构在使用过程中发生故障,拆解后发现缸套、活塞和连杆均发生不同程度的断裂失效。通过断口宏观检验和微观分析、化学成分分析和显微组织检验等手段,结合零件生产工艺流程进行综合分析。结果表明,连杆是引发此次连锁故障的肇事件,缸套与活塞为受牵连件。连杆表面存在由喷丸工艺不当造成的折叠缺陷,因应力集中而诱发了材料最初的疲劳损伤;同时显微组织不良在一定程度上弱化了连杆的整体强度。在复杂的循环应力及较大的惯性力作用下,连杆发生高周疲劳断裂,并引发缸套、活塞的相继损坏。     

含颗粒缺陷涂层材料线接触力学性能数值分析

目的建立线载荷作用下含颗粒缺陷涂层材料的数值分析模型,探究颗粒缺陷对涂层材料接触力学性能的影响,以期为工程实际中机械传动部件表面的涂层工艺优化设计提供理论指导。方法利用半解析法,构建考虑颗粒缺陷的含涂层非均质材料线接触模型,所得计算结果与有限元法结果吻合良好。基于该模型,研究了摩擦系数、颗粒缺陷的位置及分布对含颗粒缺陷涂层材料最大von Mises应力及其深度位置的影响。结果随着摩擦系数的增大,最大von Mises应力值逐渐增大,其深度位置从涂层内部阶跃至近表面。随着颗粒缺陷中心x坐标从左到右变化,最大von Mises应力值先增大后减小,其深度位置位于涂层与基体界面附近或颗粒缺陷近表面端的上端。随着颗粒缺陷与涂层表面距离的增大,最大von Mises应力值先增大,后减小,并逐渐趋于稳定,其深度位置先逐渐远离涂层表面,随后稳定在涂层内部或涂层与基体界面区域。分布颗粒缺陷对最大von Mises应力的影响较为复杂,其深度则位于涂层与基体的界面或颗粒缺陷与基体的界面附近。结论摩擦系数与颗粒缺陷的位置及分布对涂层材料线接触力学性能均能产生较大影响。