基于ANSYS的大型艉轴机械密封环温度场理论研究

船舶艉轴机械密封的摩擦副工作时,会产生大量的热量,引起密封端面温度升高,导致密封面不能正常运行。利用有限元分析软件ANSYS11.0计算不同工况下某大型艉轴机械密封环的温度场,得到密封端面温度的变化规律,并讨论影响温度场的几个重要参数,发现艉轴转速及密封介质压力对端面温度影响明显,密封端面温度靠近内径处温度最高,沿径向及轴向逐渐降低。     

船舶艉轴双端面密封端面热-力耦合变形及影响因素分析

针对在深海湖泊等复杂极端工况下船舶艉轴由于密封端面变形产生过大间隙,导致泄漏的问题,通过建立船舶艉轴热-力耦合分析模型,分析不同工况下,3组典型密封端面材料组对（YNW8-M106D、SiC-M106D、S30408-M106D）的密封环端面温度、应力及变形变化规律;分析海水环境下材料、转速及弹簧比压等主要影响因素及密封端面变形的影响及影响程度和权重。结果表明：转速升高100%,使得密封端面温度、应力及变形增加35%,43%及49%,弹簧比压升高100%,使得密封端面温度、应力及变形增加17%,5%及14%,应限制其最大值,防止密封失效;材料的热膨胀系数及导热系数对密封端面的影响最大,合理选取动静环材料有利于减少端面变形;选取出适合转速400 r/min、弹簧比压0.2工况下的最优材料（Si C-M106D）配对,使得船舶艉轴平衡可靠并长寿命运转。本文的模型和计算方法可为船舶艉轴密封结构的设计提供参考。     

大型艉轴密封装置冲击试验台架设计

通过对舰艇轴系密封装置——艉轴水密封装置抗冲击性能的数值模拟,针对其响应特征设计冲击试验台架。该试验台架可模拟实船安装条件,并可探讨轴系边界条件对装置冲击试验的影响,能够在停机状态下对密封装置进行冲击试验。通过数值仿真验证了试验台架的强度,为系统深入开展艉轴水密封装置抗冲击性能研究奠定基础。     

船舶艉轴密封环机械变形有限元分析

对于船舶艉轴密封环内外侧工作介质压差引起的密封端面变形,传统采用的分析方法隔离体法和整体粘接都假定密封端面必须始终完全接触,忽略了动、静环密封端面变形的差异,不能反映高介质压力下密封端面的局部接触问题。本文基于接触理论提出了整体接触法,对船舶艉轴密封环内外侧工作介质压差引起的密封端面变形进行了有限元分析,保证了端面受力与变形的协调,实现了端面接触力的自动求解和静密封环的平衡。有限元分析结果表明,密封端面在力和力矩作用下产生锥形变形,形成接触闭合区和锥形开口区,且在接触区有应力集中。     

初始力变形对船舶艉轴机械密封温度场的影响

机械密封温度场传统分析方法不考虑初始力变形对温度场影响,假设认为密封端面平行,计算得到密封环温度与实际温度存在较大的偏差。建立考虑初始力变形的艉轴密封装置的有限元模型,运用ANSYS分析软件通过间接耦合法研究特定工况下船舶艉轴机械密封端面温度的分布规律及密封环内温度沿轴向的变化规律,并与传统方法结果进行比较。结果表明：提出的数值分析方法考虑了初始力变形的作用,得到的密封端面径向最高温度发生在靠近端面变形后实际接触的内径位置,而不是传统方法的靠近内径处;相比传统方法,提出的数值分析方法计算得到的端面比压更大,端面温度更高,尤其是在高温高压的工况以及采用弹性模量较小的密封材料时。     

船舶艉轴密封装置端面密封摩擦副温度场稳态分析

以端面密封为主密封的船舶艉轴密封装置运行时,摩擦副在海水压力及摩擦力的作用下,密封端面间会产生大量热量,引起摩擦副温度升高,导致端面密封工作不正常。采用整体接触耦合法对船舶艉轴密封装置摩擦副温度场进行稳态分析,并通过实例计算各工况下动、静环的温度分布、热变形、间隙和接触压力情况。结果表明：动、静环端面温度、端面轴向变形随密封介质压力和转速的增加而增大,动环端面轴向变形相对静环端面较小;密封端面最外侧的间隙最大,且最大间隙随转速的增加而增大,随水压的增加而减小;随着水压和转速的增加,接触区域增大,密封端面上各点的最大接触压力出现波浪形的跳动。     

深水艉轴密封装置摩擦副试验研究

端面摩擦副是潜艇艉轴密封装置中最重要的元件,在很大程度上决定了艉轴密封装置的使用性能和寿命。选用几种目前使用较普遍的摩擦副材料,如2Cr13不锈钢、不锈钢C钢、08Cr17N i6T不锈钢、硬质合金等与碳精环进行了匹配试验。通过对试验结果进行综合分析和比较,结果表明,硬质合金为最佳的匹配材料,且密封性能良好,在试验条件下其最大泄漏量不大于2 L/h。     

我国船舶艉轴密封装置使用概况

本文简单介绍了我国目前常用的各种艉轴密封装置,阐述了艉轴密封装置的工作条件及对设计的要求,推荐了几种较好的艉轴密封型式,并对我国船舶艉轴密封装置的系列化、标准化提出见解。     

高精度端面的磨削加工

高精度端面的磨削加工广东省机械研究所叶清达一、问题的提出机械零件中，带法兰的盘形零件或带肩的轴类零件占相当大比例，其端面或轴肩经常需要精加工。因为这些端面或轴肩在设计上承担着定位、支承、密封等功能，往往要求有较高的端面平面度及端面与轴中心线的垂直度；...     

船舶艉轴机械密封试验装置的设计及密封试验

研制了船舶艉轴机械密封试验装置,该装置由动力和密封两大部分组成,能模拟各种工况下船舶艉轴机械密封的工作状况。以合金与青铜材料为密封摩擦副进行了密封性能试验,测试密封端面温度、摩擦因数、泄漏量等主要性能参数。该密封试验装置可用于探讨机械密封工作机制,筛选机械密封材料,评价密封性能,从而提高机械密封工作寿命和可靠性。     

离散余弦变换在轴心轨迹自动识别中的应用

探讨了应用离散余弦变换数据压缩技术和神经网络技术自动识别轴心轨迹的形状和动态特性的方法,在提高网络输入分辨率的同时,进行数据压缩,使系统输入维数保持不变。通过对实验模拟故障数据的学习,在更高的识别率下实现了对轴心轨迹形状和动态特性的自动识别。     

一种转子动态不对中量计算方法

从运动学角度出发,分析了双跨转子系统的运动特性和运动形态,提出了一种转子动态不对中量的定量计算方法。该方法通过安装在转子系统上的电涡流传感器获得转子运动的轴心位置信息,根据相似三角形定理,计算获得两根转子在联轴器处的轴心平动位移和角位移,再根据矢量合成法则,即可获得两根转子在联轴器处的平行不对中量以及角度不对中量。工程实践表明,该方法确定的不对中故障类型与特征典型的不对中故障类型表现出的时域波形特征、频谱特征以及轴心轨迹特征一致。该方法不但能够准确地诊断不对中的种类,而且能够得到不对中的定量结果,为工程实际中不对中故障的处理及轴系对中提供了量化参考。     

联轴器对中误差的特点

采用分析刚体相对位置的几何方法，对联轴器对中误差的定义、测量及调整等方面进行详细的分析与探讨。指出对中误差可以系统弹性变形的方式存在，此时可近似地测量出对中误差本身的4个独立参数，并在此基础上对联轴器进行近似的对中调整。清晰、全面地从理论及实践两方面完整地认识了对中误差的特点，为建立对中误差的公差标准及统一的测量及调整方法奠定基础。     

激光对中仪的测量原理与算法分析

采用齐次矩阵运算方法导出了OPTALIAGN激光对中仪的读数准确解析表达式。通过分析该表达式,找出了该测量仪器测量计算过程所遵循的规律:测量计算原理。利用该表达式建立了计算被测量参数的方法。同时,分析了该测量仪器计算程序的误差因素,提供了提高该测量仪器测量计算精度的方法。     

机、泵轴对中的评估与调整

轴系不对中是导致机械设备故障的主要原因。电机与泵的轴不对中又可以分为3种情况：平行不对中、偏角不对中和平行偏角不对中。文中利用机械故障诊断的方法,提取联轴器的径向振动信号,对信号进行处理和分析,以判断电机与泵轴对中的情况,提供对中调整的依据。利用频谱仪提取的频谱图,对照调整良好的频谱图,可以评估轴系对中的情况。     

船舶艉轴密封装置O形橡胶密封圈失效分析

介绍了船舶艉轴密封装置密封原理,通过对船舶艉轴密封装置橡胶密封圈失效形貌特征及装置失效部位密封结构的实例分析,探讨了该类O形橡胶密封圈失效的原因,并提出了相应的改进措施。分析表明,橡胶圈压缩率偏大,橡胶环及与其接触部件的材质硬度偏低和加工精度不够,密封沟槽宽度偏大,磨粒侵入和润滑不良是导致艉轴密封装置O形橡胶密封圈失效的主要原因。     

混流泵起动过程转子轴心轨迹的试验研究*

混流泵起动过程中的振动失稳严重威胁着泵机组的安全,研究起动过程中的轴心轨迹,可以全面、直观地反映瞬态效应对机组运行稳定性的影响,掌握非调节工况下转子的振动状态。基于本特利408数据采集系统,测量获得了起动加速过程中不同转速下转子的轴心轨迹图和时域图,分解提纯一倍频和二倍频轴心轨迹图及其时域图,解析起动过程不同转速下的频谱图。研究结果表明,加速过程中,一倍频轴心轨迹由长短轴相差不大的椭圆逐渐变为圆形,可以判断转子存在弓状回转涡动且涡动不断加剧;二倍频轴心轨迹由近似水平线段逐渐变化为水平方向扁平的椭圆,可以判断转子存在不对中现象且水平方向的振动不断加剧。结合瞬态外特性曲线,研究发现随着转速的逐渐增大,转子系统的瞬时水力冲击逐渐增大,转子不平衡量和径向偏移量逐渐增大,振动情况逐渐加重,当转速达到最大值时,轴系振动出现一个峰值并随转速稳定有所降低并逐渐趋于稳定。加速是引起轴系振动的主要原因,瞬态效应是影响振动故障恶化的重要因素。研究成果对于实时评估混流泵起动过程中的轴系运行状态、有效降低或防止振动故障的恶化具有重要的工程应用价值和理论指导作用。     

可重组电机生产线质量保证系统及其应用

通过对电机生产线现状的分析,提出了电机生产线可重组技术思路和系统总体框架,并对压轴工位和转轴校直工位进行了重点改造,通过增加生产线上加工设备的反馈能力,使加工设备的加工能力和使用情况得到实时监控,实现了整个电机生产系统对产品变化的快速响应,产品质量得到明显提高,品种适应能力达到理想质量控制水平。