微尺度油膜动密封研究

为了研究液压阀流体域内压力、速度及密封间隙对运动副密封性能的影响,本文建立了液压阀某运动副模型,基于有限元方法对于高性能旋转动密封运动副进行了数值仿真与计算。结果表明:压力值从油膜的微尺度间隙处到运动副中间处呈衰减变化,到运动副中间压力达到最小,压力变大时,泄漏量增加。受黏性摩擦力的影响,随缝隙值的增加,速度出现先变小后增大的趋势,随着缝隙值逐步增大,流经横截面的流体平均流速增大,泄漏量增大。阀芯与阀套间油膜的最优厚度取值与泄漏和摩擦所造成的总功率损失有关。     

泵用机械密封端面摩擦因数试验研究

泵用机械密封在运行过程中最常见的现象是端面间的摩擦,端面的摩擦因数是表征摩擦特性的关键参数.从微观角度探讨了机械密封端面摩擦因数与摩擦状态的关系.在自行研制的机械密封计算机辅助试验装置上对泵用GY70型机械密封的端面摩擦因数进行了试验研究.结果表明,随着弹簧比压的增大,摩擦因数增大;当弹簧比压较小时,随着转速的增大,摩擦因数以较快的速度增大,当弹簧比压达到0.0866MPa后,转速对摩擦因数几乎无影响;当转速及弹簧比压都较小时,介质压力对摩擦因数的影响很小,当转速较大或弹簧比压较大时,随着介质压力的增大,摩擦因数减小.     

基于改进平均流量模型的离合器接合特性仿真

针对液力机械变速器湿式多片离合器的结构特点,研究了离合器摩擦副表面粗糙接触、摩擦材料的可渗透性和润滑油液的离心力,改进了平均流量模型,建立了修正的雷诺方程用于计算接合过程中油膜压力和油膜厚度的变化规律。采用Greenwood-Tripp接触模型,建立了单摩擦副承载力方程和转矩方程。通过研究摩擦片和对偶钢片相对滑动产生的摩擦热以及润滑油对摩擦副的冷却作用,获得了被动摩擦片的角速度、油膜厚度以及摩擦转矩等离合器接合过程工作特性的变化规律。最后,仿真分析了摩擦副的工作参数和材料特性对接合转矩的影响规律。     

机械密封在渣浆泵的应用研究

机械密封摩擦副工作温度状况,不仅是影响机械密封使用寿命的关键因素,而且是选取合理机械密封型式的重要依据。在渣浆泵机械密封的改造过程中,影响机械密封摩擦副温度变化的主要因素及部分参数的计算方法,同时建立摩擦副温度场的数学模型,利用有限元法对动、静环摩擦副温度场的分布进行了模拟仿真,为渣浆泵的机械密封改造提供参考依据。结合对渣浆泵进行机械密封改造前后的实际使用情况,对改造效果进行了分析对比,结果表明对渣浆泵进行机械密封改造不仅可行,而且能够节能、减少污染。     

表面织构对高速插针机构导轨的表面摩擦性能影响

以插针机中具有表面织构的导轨摩擦副为研究对象,考虑表面粗糙度、载荷波动、速度变化、时变油膜挤压效应等因素,分析表面织构对其摩擦性能的影响。应用计算机模拟生成具有自相关函数的粗糙表面,将Greenwood和Tipp建立的粗糙度接触模型以及Patir和Cheng修正后的平均油膜流体润滑模型耦合构建混合摩擦模型,通过MATLAB软件计算出凸轮的1个转动周期内的每个时刻的油膜压力、微凸体压力、油膜厚度。分析了混合润滑阶段摩擦副的油膜压力分布特点,以及织构数量、表面粗糙度、表面织构尺寸参数对摩擦副润滑特性的影响。结果表明：当底座摩擦副粗糙度方差增大时,油膜压力随之减小;微型凹坑半径取60μm,面积占有比取40%,微型凹坑深度取5μm时摩擦副取得最优润滑效果。     

机械密封混合摩擦微极流场数值模拟

机械密封混合摩擦求解涉及到弹性变形和流体动力润滑之间多物理量的流固耦合作用,计算难度较大,没有现成的商业软件可直接解决这个问题,因此采用C语言编程计算。考虑微极流体效应构建了混合摩擦的力学和数学模型,并利用有限差分法进行数值求解,获得了不同微极参数下内部流场的压力分布及机械密封泄漏量数值。计算结果表明,微极参数耦合数和特征长度的增加将使液膜的压力增大,从而减小内外压差使泄漏量下降,保证了密封的可靠性。     

轴向柱塞泵静压支承式配流摩擦副的分析与实验

本文对具有三角阻尼槽的平面配流摩擦副的静压支承油膜进行了理论分析和实验研究。并分析了油膜的静态和动态特性。还实测了摩擦副间形成的静态和动态油膜厚度,并与解析解和数值计算解进行比较,获得了很好的吻合。通过在不同压力和油温条件下的实验,分析了供油压力和供油温度不同时对油膜产生的影响。     

粘性离合器摩擦副油膜均匀性分析

为解决传统粘性离合器(HVD)摩擦副偏磨问题,设计了一种改进结构的粘性离合器。在稳态调速工况下进行了摩擦副受力分析,得出了不同的油膜厚度分布规律。基于不可压流动控制方程和RNG k-ε湍流模型建立了三维流场模型,应用Fluent进行了仿真计算对比,用均方差作为指标评价了油膜的厚度分布。结果表明:改进结构HVD的油膜均匀性比原有结构至少提高了1.6倍,很好地实现了多片摩擦副均载分布。     

机械密封端面摩擦扭矩测量方法的研究

对于机械密封来说,它是一种十分有效的防漏措施,如果其端面出现因摩擦受损,将直接影响到轴功率,因此,怎样做好机械密封断面摩擦扭矩测量就显得异常重要,近年来,人们逐渐加大了端面比压与材料的控制,希望通过这种方式减少摩擦损耗,只有这样才能延长其运行时间.基于此,本文将从机械密封摩擦扭矩基本情况入手,重点研究与之相关的测量方法.     

基于等温弹流润滑理论的滚珠丝杠副摩擦机理研究

针对滚珠丝杠副在低转速状态存在混合润滑导致丝杠滚道加速磨损的问题,基于等温弹流润滑理论建立了滚珠丝杠副弹流润滑接触模型研究滚珠与滚道间的摩擦机理和磨损形式.首先基于Frenet-Serret坐标转换方法建立丝杠与螺母的滚道曲面几何模型.其次基于Reynolds方程建立了滚珠丝杠副弹流润滑接触模型,求解了润滑油膜接触压力分布、油膜厚度分布和微凸体接触压力分布.最后从微观角度阐明了滚珠丝杠副的摩擦机理,其摩擦因数由微凸体接触摩擦因数和油膜润滑摩擦因数组成.实验结果表明：在低转速阶段丝杠滚道的磨损方式为黏着磨损和磨粒磨损,且模拟的摩擦因数曲线趋势和经典的Stribeck摩擦曲线趋势吻合较好,根据实测摩擦力矩准确识别了不同转速下滚珠丝杠副的摩擦因数和润滑状态.     

考虑空化效应的微孔端面机械密封泄漏量计算及机理的研究

微孔端面机械密封泄漏量的数值计算方法和机理都不明确。基于质量守恒的JFO空化边界条件建立了微孔端面机械密封的数值计算模型。数值计算结果表明沿着泄漏方向的不同截面的流量并不相等,所以必须要选择合理的积分截面才能计算出正确的泄漏量。根据径向流量场、周向流量场和压力场的分析,讨论了沿着泄漏方向流量不等的原因,揭示了空化效应和动压效应形成高压区,造成泄漏方向流体沿周向运动,从而降低了泄漏量。最后给出了微孔端面机械密封泄漏量计算的公式和方法。     

高速动压密封的气液两相性能对比分析和试验

为明确气相介质和液相介质分别对高速流体动压密封性能的影响,进行两种相态的密封性能对比分析与试验研究.分别建立动压密封端面流体域的气相和液相数值分析模型,分析转速、压差、槽深、槽数、槽坝比等操作参数和端面结构参数对动压密封气相和液相的泄漏量、开启力等性能的影响.自主研制动压密封试验装置,进行变转速、变压差和密封端面磨损试验,得出了转速、压差等操作参数对密封气相泄漏率、液相泄漏率和端面磨损率的影响.数值模拟和试验研究结果表明:相同的转速和压力时,液相密封开启力和泄漏量都比气相密封更大;不同结构参数下,气相和液相密封开启力均有极大值,气相密封和液相密封开启力达到极大值的最优结构参数有所不同,液相密封的最优槽坝比、最优槽数较气相密封小,液相密封开启转速较气相密封低,说明液相动压密封比气相动压密封更容易开启;低速时密封端面磨损较严重,高速时密封端面几乎无磨损,动压密封更适合在高速工况下运行.     

Analysis of Force Characteristic and Friction State on the Sealing Ring Used in Composite Transmission

Based on analysis of flow field of the rotary seal using sealing ring, mechanical models under the condition of full film friction and mixed film friction were established respectively. The influence of friction state of the sealing ring on seal performance was also discussed. The relation between force characteristic and structural parameters of the sealing ring was analyzed. Analytical results indicate that friction state mainly depends on structural parameters of the sealing ring. The expression of calculating friction torque under the condition of mixed film friction was deduced. Experiment verification had been done. Experimental results agree with the deducing theoretical conclusions on the whole. It lays the foundation for design of new type of sealing ring used in composite transmission.     

水润滑螺旋槽端面密封的理论及试验研究

螺旋槽端面密封是液体火箭发动机涡轮泵用轴端密封的首选;考虑粘温、流体泄漏及热传导,建立了适合于内外双槽中间密封坝结构端面密封的理论分析模型,发展了螺旋槽密封膜厚控制方程和合适的边界条件;以此研究了密封特性参数(端面开启力、液膜刚度、摩擦力矩等)受不同运行参数(工作转速、压差等)和结构参数(槽深等)的影响规律.以水为密封介质,试验研究了处在不同压差和转速条件两类不同槽深的双螺旋槽端面密封的性能.理论和试验研究表明密封端面温升和摩擦力矩随转速和密封压差的增加而增加,槽深对温升和端面摩擦力矩影响不大;试验研究结果很好地验证了理论模型的正确性,为液体火箭发动机涡轮泵轴端密封的设计提供了理论和试验基础.     

齿轮箱迷宫密封仿真试验优化

以高速齿轮箱传动轴轴端的迷宫密封为研究对象,建立迷宫密封模型。采用标准的k-ε湍流模型模拟迷宫密封内流场特性,分析其泄漏量、压力及速度分布情况。利用Fluent中的SIMPLE算法计算能量方程和湍流方程。通过研究齿距、齿顶长度对密封性能的影响,从而确定最优参数,同时研究了入口压力和转速对齿轮箱迷宫密封泄漏量的影响。结果表明：泄漏量随齿距的增大而逐渐变大;随齿顶长度的增大,泄漏量先减小之后基本不变;在不考虑温升条件时,转速对泄漏量几乎没有影响,但随转速的增大,密封性能提高。     

工况自适应机械密封结构设计与试验

石油化工装置泵用机械密封多为正压单一流体膜设计 ,在装置启动或调节过程中 (过渡过程 ) ,密封腔压力将随装置当时操作条件变化而变化。如果装置抽空操作密封腔出现负压改变了机械密封动静环设计使用条件下的力平衡关系 ,摩擦副轴向可能仅受弹簧力和大气压力作用。如果大气压力作用产生的轴向力大于弹簧力会使摩擦副产生轴向位移 ,造成静环辅助密封圈脱离环座 ,诱发密封失效。过渡过程还可能诱发机械密封端面分离 ,原因在于过渡过程中密封腔压力下降 ,介质气化 ,密封配合面间的流体膜发生相变膜压的合力增大 ,推开密封面 ,也可能使气化后的密封面处于干摩擦状态 ,密封失效。为防止摩擦副整体位移 ,提出了利用波纹管有效作用直径同密封面的内外径相协调的设计结构 ,保证大气压力产生的轴向推力始终与弹簧推力同方向。同时 ,进行了理论分析和试验 ,证明结构可行     

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。     

Drag Characteristics Prediction for Wet Multi-Disk Brakes

To improve the characteristics of wet multi-disc brakes (WMDBs), the WMDBs of the drive axles of mining trucks were studied. A model was established to predict the phenomenon of drag characteristics during wet brake non-engagement by considering the combined effect of surface grooves, film shrinkage, and laminar Navier-Stokes (N-S) equations. The model was used to study drag torque and temperature variation of the wet brakes for different volume flows, dynamic viscosities, and friction pair clearances. The simulation results indicated that the peak torque decreased when the clearance of the friction pair increased. Additionally, the peak torque increased when the volume flow increased and when the cooling liquid dynamic viscosity increased. The model was more accurate than a traditional forecasting system when considering the role of surface grooves and oil film shrinkage in actual working conditions.     

考虑装配条件的C/C复合材料指尖密封动态性能Symbol`@@

针对航空发动机装配条件影响指尖密封性能的问题,构建考虑装配条件的C/C复合材料指尖密封动态性能分析方法. 根据指尖密封与转子间的力学行为构建多层叠置指尖密封的分布质量等效动力学模型;确定模型中等效质量、等效结构刚度系数、接触刚度系数、摩擦阻力以及转子激励等参数;借助等效动力学模型计算泄漏率和指尖梁/转子接触压力等指尖密封的动态性能. 计算结果表明：依间隙配合、无间隙配合和过盈配合条件的顺序,指尖梁位移响应和指尖梁与转子之间的泄漏间隙均会随之降低,但其接触压力会随之增大,体现出指尖密封泄漏和磨损的“矛盾”性. 在确定的装配条件下,可以通过结构设计改变指尖梁的结构刚度,以使指尖密封泄漏和磨损性能均达到最优.