深海高压舱密封性能评价研究

为了确保基于O形橡胶密封圈的深海高压舱实现可靠密封，避免因经验设计带来的密封失效，提出了通过计算O形橡胶密封圈密封工作时的最大接触应力来判断密封可靠性和安全裕度的评价方法.采用超弹性单元HYPER56建立了O形密封圈的有限元分析模型，计算了高压舱O形密封圈在承受内压时的应力分布.计算结果表明,当O形圈的预压缩量小于1 mm 时，增大O形圈的预压缩量，可以显著提高O形圈的最大接触应力；当O形圈的预压缩量大于1 mm 时，增大O形圈的预压缩量对提高O形圈的最大接触应力贡献不大；当O形圈的预压缩量大于0.6 mm时，O形圈的最大接触应力始终大于密封压力，高压舱能可靠实现60 MPa的密封.对上述结论进行了高压密封实验，实验结果表明，当O形圈的预压缩量为0.8 、1 和1.2 mm时，高压舱能可靠实现60 MPa的密封；通过计算当O形橡胶密封圈密封工作时的最大接触应力，可以对高压密封舱的密封性能做出正确判断.     

压裂泵柱塞密封副有限元分析

用有限单元法对ＯＰＩ－ １８００ＡＷＳ型压裂泵柱塞密封副进行了有限元分析,获得了橡胶密封圈与柱塞之间接触应力的分布规律以及接触应力与工作介质压力的关系。计算表明：橡胶密封圈在工作介质压力的作用下,有“偏离效应”的存在。即在密封圈的接触宽度上,唇部受拉伸,根部受压缩,主密封在靠近唇部位置;同时,主密封带的位置不随介质压力的变化而变化,且最大接触应力与工作介质压力之比为１ ．２３ 。所有这些为润滑状态和密封机理的分析提供了计算依据,同时为密封圈结构设计提供了新的认识和理论依据。     

锥阀密封结构的静态接触分析

介绍了液压领域里常用锥阀密封结构的接触密封机理,通过研究接触问题的非线性有限元理论,运用大型有限元软件ANSYS对锥阀密封结构进行了静态接触分析．分析结果表明,在1～25MPa范围内的密封压力状态下,锥阀的接触应力在材料的许用应力范围以内．经实验验证,该锥阀结构的密封性能良好,分析所得阀芯应变量与实验实测数据基本一致,说明该有限元分析准确可靠,也为锥阀在接触密封领域中的设计及应用提出了一种新的可靠分析方法．     

自动振打除灰装置活塞处双向密封研究

为研究自动振打除灰装置活塞在工作状态下的可靠密封,需要选择合适的密封圈.运用CAE软件在自动振打除灰装置活塞与活塞杆密封处分别建立了双Y密封结构和X型圈密封结构的非线性有限元模型,得出了在两种不同的密封圈结构下密封沟槽中的接触应力,Von-Mises应力与工作流体压力之间的关系,对比分析两种计算结果确定了自动振打除灰装置活塞与活塞杆处合适的密封结构.     

压裂泵柱塞密封副研究

对压裂泵柱塞密封副失效原因进行了分析研究 ;利用有限元法对密封圈进行了计算分析。在此基础上 ,对密封圈的材料和结构进行了改进设计。采用 2 6型氟橡胶和填充聚四氟乙烯两种材料制造密封圈 ,并且交互排列组合在一起使用 ;密封圈唇部夹角为 90°增至 114° ;通过磨损试验 ,对柱塞表面强化材料进行了筛选 ,制订了相应的强化工艺。柱塞表面强化方法为喷焊处理 ,喷焊材料为PHNi6 0A 15 %WC。现场使用证明 ,改进后的柱塞密封副使用效果很好。     

柱塞泵密封圈有限元分析

用有限单元法对柱塞泵密封圈进行了分析,获得了橡胶密封圈与柱塞间接触应力的分布规律以及接触应力与工作介质压力的关系。计算表明:橡胶密封圈在工作介质压力的作用下,有"偏离效应"的存在,即在密封圈的接触宽度上,唇部受拉伸,根部受压缩,主密封在靠近唇部位置;同时,主密封带的位置不随工作介质压力的变化而变化,且最大接触应力与工作介质压力之比为1 23。为润滑状态和密封机理的分析提供了计算依据。     

柱塞泵密封圈有限元分析

用有限单元法对柱塞泵密封圈进行了分析，获得了橡胶密封圈与柱塞问接触应力的分布规律以及接触应力与工作介质压力的关系。计算表明：橡胶密封圈在工作介质压力的作用下，有“偏离效应”的存在，即在密封圈的接触宽度上，唇部受拉伸，根部受压缩，主密封在靠近唇部位置；同时，主密封带的位置不随工作介质压力的变化而变化，且最大接触应力与工作介质压力之比为1．23。为润滑状态和密封机理的分析提供了计算依据。     

高压快开盲板侍服密封圈非线性有限元分析

采用有限单元法对高压快开盲板中C形侍服密封圈进行了接触边界、大变形等非线性应力分析,应用有限元分析软件ANSYS建模,分析计算得出密封圈接触变形、接触应力及其分布情况,获得了密封圈与盲板筒体之间的接触压力分布规律及其与工作介质压力之间的关系,从而可以有效地分析C形复合结构侍服密封圈的密封能力。     

机械密封橡胶O形圈密封性能的有限元分析

采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对在机械密封沟槽中单侧受限丁腈橡胶O形圈的密封性能进行了数值计算,重点研究了预压缩率和介质压力对O形圈接触应力、接触宽度和峰值应力的影响。模拟计算结果表明：计算值与Lindley半经验公式值和Wendt实验值较为一致;O形圈预压缩率对主接触面上的接触应力分布有较大影响,而...     

压裂泵往复密封圈结构的分析

柱塞密封寿命是压裂泵性能好坏的一个重要指标,密封材料和密封结构是决定密封副寿命的两个关键因素。文章从柱塞与密封圈接触应力构成的角度出发,分析研究压裂泵V形往复密封圈结构参数对接触应力的影响,对密封结构参数进行了优化,为密封圈的结构设计提供理论依据。     

格莱圈密封性能非线性有限元分析

为了研究气缸密封件的性能以及失效情况,运用有限元分析方法对格莱圈弹性体进行分析.利用有限元分析软件建立了格莱圈有限元分析模型,通过建模、划分网格、加载、求解以及后处理等步骤,对其在不同压缩率、不同气压时密封面接触压力分布规律进行探讨分析,确定格莱圈易失效位置,分析压缩率和气压对格莱圈密封面最大接触压力的影响.结果表明:在位移云图和接触压力云图中,格莱圈密封面最大接触压力随压缩率和气压的增加而增加;格莱圈的方型圈与缸套的接触压力最大,且最大接触压力明显大于通入气体的压力,故格莱圈不易失效;气缸在实际气压0.4MPa和8%压缩率的情况下能正常工作,为评定缸阀一体化气缸的可靠性提供了参考.     

深海带电插拔连接器力学特性分析

以水下7 000 m工况的深海带电插拔连接器为研究对象,旨在获得湿插拔连接器在深海双重高压下的受力特性和插拔过程中的动密封性能。介绍连接器的插头结构与压力补偿技术;推导压力补偿器工作容积的计算公式;运用Ansys Workbench建立插头内壳体组件与插孔组件的动密封有限元模型,对内壳体、压力平衡膜及内胆进行强度计算;分析由连接器插拔引起的平衡膜内外瞬时压差对膜的应力分布及变形情况;讨论密封件径向压缩量、密封接触面摩擦因数、插拔速度对插拔过程中动密封性能的影响。结果表明:插头插合时,平衡膜外表面应力基本不变,其变形减小;拔出时,平衡膜外表面的应力及变形都逐渐增大。密封件之间的接触压力受密封接触面过盈配合量的影响明显,增大过盈配合量可显著提高动密封区域的接触压力及密封性能,同时也会加剧密封件失效的可能性,密封接触面的摩擦因数、插拔速度对接触压力的影响则较小。     

深海带电插拔连接器力学特性分析

以水下7 000 m工况的深海带电插拔连接器为研究对象,旨在获得湿插拔连接器在深海双重高压下的受力特性和插拔过程中的动密封性能。介绍连接器的插头结构与压力补偿技术;推导压力补偿器工作容积的计算公式;运用Ansys Workbench建立插头内壳体组件与插孔组件的动密封有限元模型,对内壳体、压力平衡膜及内胆进行强度计算;分析由连接器插拔引起的平衡膜内外瞬时压差对膜的应力分布及变形情况;讨论密封件径向压缩量、密封接触面摩擦因数、插拔速度对插拔过程中动密封性能的影响。结果表明:插头插合时,平衡膜外表面应力基本不变,其变形减小;拔出时,平衡膜外表面的应力及变形都逐渐增大。密封件之间的接触压力受密封接触面过盈配合量的影响明显,增大过盈配合量可显著提高动密封区域的接触压力及密封性能,同时也会加剧密封件失效的可能性,密封接触面的摩擦因数、插拔速度对接触压力的影响则较小。     

Effects of the radial force on the static contact properties and sealing performance of a radial lip seal

The radial force is a critical factor to determine the sealing performance of radial lip seals.The effects of radial force produced by garter spring and interference on the static contact properties and sealing performance of a radial lip seal are investigated by numerical simulations and experiments.Finite-element analysis and mixed elastohydrodynamic lubrication simulation are used.Radial force,contact width,temperature in the sealing zone,the reverse pumping rate and friction torque are measured.A critical value of interference for a cost-effectively designed radial lip seal is found.Spring force is required to compensate the decrease of the radial force because of the interference and used as a possible way to obtain intelligent control of sealing performance.The quantitative results gotten in this study could provide guide for the seal design and improvement.     

钛合金梁式管接头密封性能的结构优化设计

为优化具有椭圆弧凹槽的航空钛合金梁式管接头,基于ABAQUS软件建立了梁式管接头弹塑性接触有限元模型,得到了阴、阳接头两道密封处的接触应力分布与接触带宽。综合考虑梁式管接头宏观几何结构与接触面微观形貌,以S指数为密封性能评价指标,利用Isight软件和多岛遗传算法得到了密封性能最优的阴接头几何构型。对最优结构的有限元数值模拟表明,优化结构的S指数比原型和数据库最大值结构分别提高102.2%和53.1%,其最大接触应力与接触带宽明显增大,优化结构的密封性能显著提高。最优结构的S指数与优化方法的预测值吻合良好,从而验证了优化方法的有效性和结构优化设计的准确性。采用的S指数密封评价准则相比于传统单纯以接触应力或接触带宽评价密封性能的方法更全面考虑了密封结构的宏观与微观特征,为梁式管接头密封结构优化设计提供了可量化的密封性能目标函数。应用Isight软件与多岛遗传算法可提高计算效率与优化精度。     

高压烧结炉虫形密封圈性能研究

采用FEM 方法对Dn1160型压力烧结炉中虫形密封圈做非线性接触分析,利用Ansys14.5模拟计算虫形密封圈VonMises应力、接触变形、接触应力及分布情况,对比不同参数时开裂破坏及寿命。讨论了系统内压、槽口半径、密封间隙、摩擦系数改变对密封性能的影响,进而完善虫形圈的密封性能。     

脱硫泵机械密封稳态温度场的有限元分析

机械密封温度场研究是热应力分析的基础,是影响机械密封工作寿命与密封性能的主要因素。通过建立密封环有限元模型,提出机械密封动、静环轴对称问题的有限元分析与稳态温度场计算方法,得出了密封环温度分布规律。并对接触面的热流密度、模型与介质的对流换热系数以及热流分配系数等物理量进行了分析。结果显示,温度变化主要集中在靠近内径的接触面附近的局部区域,该区域变形较大,且不利于密封环的散热。     

钻井泵活塞接触应力分析

活塞的密封性及摩擦磨损等性能都主要和活塞皮碗与缸套内壁间所形成的接触应力有关,因此,接触应力分布规律的研究具有重要的实际意义.利用有限元分析方法,得出了活塞在静态和动态情况下,接触应力的分布规律,同时分析了在改变活塞尺寸和工作压力的情况下,接触应力的分布问题.     

进口机械密封国产化关键技术研究——密封端面流体膜压模型

针对进口机封国产化的关键技术,在设计层面进行了建模研究.介绍了机械密封的一般构造和原理;对机封动静环之间微小间隙内形成流体膜的径向载荷在柱坐标内进行了积分,获得了流体膜径向承载力的计算公式;利用G-T弹性接触模型,建立了密封端面接触比压的计算模型;综合承载力计算公式和比压计算模型,并在一定的假设条件下建立了密封端面间隙内流体膜压的Reyonlds方程.结果表明：利用所建立的模型得到的数值计算结果与实测结果比较吻合,为机封的研究和设计提供了有益的参考.     

凹坑型仿生形态环块样件接触问题有限元数值模拟

利用ANSYS建立了环块样件接触的实体模型,将齿轮接触问题进行了等效简化;根据ANSYS接触问题的有限元分析方法与仿生学表面形态优化设计技术,在环块样件的接触面区域形成了九种不同分布的凹坑型仿生表面微观形态,完成了光滑环块样件与九种凹坑型仿生形态环块样件接触问题的三维有限元数值模拟,进行了光滑与凹坑型仿生形态环块样件接触应力的对比分析,得出:仿生形态环块样件接触区域接触应力峰值高于光滑样件,但仿生形态环块样件接触区域的平均接触应力值低于光滑形态。