气缸O型圈动密封及温度场有限元分析

利用ANSYS建立FESCO气缸O型密封圈二维轴对称模型,对不同结构参数对密封圈的静态和动态密封特性进行研究,在结构分析的基础上,利用黏弹性力学和摩擦热分析机理,将热源归结为摩擦生热和机械滞后生热,进行了温度场分析。仿真结果表明:随着气体压力和预压缩率增加,接触应力和Von Mises应力增加。当施加往复运动载荷时,由于橡胶非线性将产生最大接触应力的波动,且外行程密封优于内行程。摩擦生热产生在缸筒和O型密封圈滑动区域,机械滞后导致O型圈中心区域节点温度最高。两者共同作用会产生很高的温度场,因此应该限制压缩率和相对滑动速度。     

基于ANSYS的Y形圈温度场分析

采用有限元分析软件ANSYS研究20 t挖掘机铲斗油缸用Y形圈在一个往复运动周期内、不同热源作用下的温度分布;采用控制变量法分析各因素(介质压力、往复运动速度、介质温度等)对Y形圈温度场的影响。结果表明:只考虑摩擦生热时,最高温度出现在Y形圈密封唇口处,考虑机械滞后生热时,最高温度出现在Y形圈根部较厚的部位,且在一定环境温度下摩擦生热对Y形圈最高温度的影响较大;相比于介质压力,活塞杆往复运动速度对Y形圈最高温度的影响更为显著,在只考虑机械滞后生热时,油液温度对Y形圈最高温度的影响较大,介质压力和往复速度对Y形圈最高温度的影响较小。     

基于ANSYS的挖掘机铲斗油缸用Y形圈温度场分析

采用有限元分析软件ANSYS研究20 t挖掘机铲斗油缸用Y形圈在一个往复运动周期内、不同热源作用下的温度分布;采用控制变量法分析各因素(介质压力、往复运动速度、介质温度等)对Y形圈温度场的影响。结果表明:只考虑摩擦生热时,最高温度出现在Y形圈密封唇口处,考虑机械滞后生热时,最高温度出现在Y形圈根部较厚的部位,且在一定环境温度下摩擦生热对Y形圈最高温度的影响较大;相比于介质压力,活塞杆往复运动速度对Y形圈最高温度的影响更为显著,在只考虑机械滞后生热时,油液温度对Y形圈最高温度的影响较大,介质压力和往复速度对Y形圈最高温度的影响较小。     

基于MATLAB的混合摩擦工况下机械密封动态特性研究

考虑机械密封动环和静环端面的粗糙度,同时考虑动环和静环端面摩擦生热和两端面问液膜的粘性热作用,建立了混合摩擦工况下机械密封的数学模型,并结合ANSYS与MATLAB软件对模型进行求解.结果表明:机械密封在启动过程中密封端面内侧温度不断升高,热膨胀作用使得接触压力逐渐增大;外侧温度也有所增加,但增加的速度较内侧慢,内外侧的温差逐渐增大;液膜厚度由内向外逐渐变大,总的液膜力逐渐增大,而总的接触力逐渐变小,接触区域也随之减小,当密封环达到热量平衡时,机械密封也达到平衡状态.     

非接触机械密封的非线性动特性系数及瞬态振动响应分析

建立了考虑倾斜情况的弹性补偿单元支撑的非接触机械密封瞬态振动响应分析模型,该模型包括了瞬态Reynolds方程、运动方程以及二阶非线性动特性系数求解方程等。采用Euler法求解获得了非接触机械密封在轴向振动位移和静环倾角随时间变化时的瞬态振动响应特性。计算得到瞬态油膜力作用下的密封轴向力和倾覆力矩相关的14个动特性系数。结果表明：密封间隙内流体阻尼对密封副和摆动的影响是线性的;密封副瞬态振动影响油膜厚度分布,从而引起油膜压力分布发生变化,结果导致密封环发生摆动;密封副摆动同样也会引起密封轴向振动。     

矩形截面叶片密封可靠性和机械效率的数值研究

建立了矩形截面叶片密封的数值模型,分析了预压缩量、密封油压等对密封表面接触压力和机械效率的影响.结果表明,叶片密封在径向区的压力分布为非线性曲线分布;密封可靠性和密封面机械效率不仅与预压缩量密切相关,还取决于密封油压.同样预压缩量下,密封油压较低时,密封可靠性更容易保证,但摩擦导致的机械效率损失也会相对较多;密封油压较高时,密封可靠性会有所降低,但摩擦对机械效率的影响也会有所减小.     

高温高压和高速工况下SCO2动压密封端面的热弹变形研究

在高参数工况下,超临界二氧化碳(以下简称SCO2)动压密封的端面容易发生热弹变形,从而影响动压密封性能,针对该问题,建立了SCO2动压密封热流固耦合数值分析模型.在考虑了粘性耗散的基础上,求解了密封环温度场,采用CO2真实物性数据求解了流体膜压力场,将温度场和流体膜压耦合到密封环上,求解了密封端面的热弹变形;对比研究了...     

机械密封对流传热系数数值研究

考虑动环、静环之间的摩擦生热,采用SSTk-ω湍流模型,对接触式机械密封腔内流体的对流换热进行数值研究,并采用基于SIMPLEC方法的有限体积法进行数值求解。结合流场分布特点,利用局部Nu数和平均Nu数分析动环、静环表面的对流换热性能。结果表明:静环表面对流换热系数的变化规律与动环转速和冲洗量之间的相对大小有关;动环表面的对流换热系数则主要与转速相关;采用不同模型得到的动环表面平均Nu数关联式在低Re数时差别不大,但高Re数下基于机械密封结构模型的关联式较基于圆筒模型的关联式适用性更好。     

静密封条件下摆动油缸端面密封的建模与仿真

叶片式液压摆动油缸正常运行的关键之一在于端面密封的密封可靠性。对叶片式液压摆动油缸端面密封在静密封条件下进行数学建模,通过对该模型求解得出端面密封与转子、定子之间的接触压力,同时运用有限元软件对端面密封与转子、定子的接触压力进行仿真求解。在预压缩量0~0.5 mm,油压0~20 MPa范围内,接触压力的解析解和有限元分析结果相近,同时样机实验结果也验证了在单侧预压缩量为0和0.1 mm,油压在0~20 MPa范围时模型的正确性,这表明所建立的端面密封模型可用于判断端面密封在静密封条件下的密封可靠性。     

基于流固热多场耦合的高速旋转唇形密封性能研究

针对一种橡胶材料高速旋转唇形密封,结合其自身结构及应用工况,通过方程离散化计算等方法,建立定量分析密封系统密封性能的数值仿真模型。基于所建立的模型对密封实际服役状态下界面流体力学、宏观固体力学、表面粗糙峰微观接触力学、唇口摩擦生热等多物理过程之间的耦合关系进行分析,借助实验验证并完善数值仿真模型的准确性。通过所建立的数值仿真分析模型研究油封唇口接触压力分布、唇口温度、摩擦力矩及泄漏率等衡量密封性能的关键参数随转速的变化规律。结果表明：在高转速条件下考虑摩擦生热时油封径向力减小,接触宽度增加,摩擦力矩减小,说明摩擦热对油封密封性能产生较大影响。