机械密封端面微变形研究进展

机械密封端面微变形是造成机械密封失效的主要原因之一,是机械密封研究的主要课题之一.对国内外机械密封端面微变形的研究现状和进展进行了分析,表明理论模型只能求解一些几何形状比较规则的密封环,应用范围非常有限；数值模拟方法中有限元法不仅可以求解截面形状复杂的密封环,而且还可模拟机械密封实际工况,应用和发展潜力很大.端面微变形测试是采用传统电阻应变测试方法,该方法以点测量为基础,不能获得全场的变形信号.因此,寻找更可靠的测试技术并研制一套测量系统已经成为目前机械密封端面微变形研究的重要课题.     

用于三维变形测量的数字图像相关系统

针对材料力学实验中的三维变形测量,提出并实现了一种基于双目立体视觉、摄影测量术和数字图像相关法的便携式三维变形测量系统。研究了该系统涉及的双目摄像机标定,图像相关算法,三维重建,以及三维位移、应变计算等关键技术。提出了一种基于摄影测量术的摄像机标定算法,该算法采用10参数镜头畸变模型,不需要高精度标定板即可实现摄像机的高精度标定。利用最小二乘非线性优化算法实现了数字图像的高精度匹配,针对非线性优化初值难求的问题,提出了一种基于种子点的初值计算方法,为非线性优化提供了可靠的初值。最后,介绍了三维重建以及计算三维位移、三维应变的方法。实验结果表明,标定结果的重投影误差为0.03 pixel,图像匹配的误差约为0.02 pixel,静态外形及位移的测量精度为0.05%,应变的测量精度优于0.5%。与传统的测量方法相比,本文提出的系统可以更准确、全面、直观地实现对位移场、应变场的测量。     

机械密封环端面变形研究

本介绍了“机械密封环端面变形研究”课题的初步研究结果。在电算分析中,在端面上引入虚拟的“杆元”,建立了计算密封环端面变形的轴对称模型,分析了密封环的受力变形和受热变形。试验验证之一是在端面上装上引伸片,直观地测定了密封环的变形值,较好的与计算值相符合,试验验证之二是比较了具有不同变形趋势的各种结构的机械密封在高压,高温,高速工况下的性能。     

辅助密封影响下机械密封端面变形行为的研究

采用整体接触有限单元法,考虑"O"型辅助密封圈的影响,计算了不同压力下机械密封端面变形行为.结果表明:密封端面变形造成发散型密封间隙,高压下变形较大,密封性较差;辅助密封圈对与之接触的动环变形影响较大,在低压时其端面变形与压力呈非线性关系,而在高压时呈线性关系;为减小端面变形,应对密封环结构进行合理设计,限制辅助密封圈处的密封间隙大小.     

机械端面密封计算技术

本文综述了机械密封密封环温度场,密封环变形和密封端面摩擦润滑计算技术的国内外研究现状,介绍了常用的计算方法,并比较了它们的优缺点,指出采用有限元法计算机械密封密封环温度场和变形效果较好,机械密封端面摩擦润滑问题计算的关键是建立合理机械密封摩擦特性模型。     

机械密封端面温度的动态过程测量

自行设计制造了一部机械密封测试试验台，利用该试验台能准确测出机械密封的端面温度．实测结果表明；机械密封的端面温度与密封工况及密封端面摩擦状态之间存在密切的关系，利用端面温度的变化能判定密封工况及端面摩擦状态的变化．     

基于热力耦合的镶嵌式机械密封端面变形分析

以镶嵌式机械密封为研究对象,通过受力分析和热传导方程,将热、力两个物理场进行耦合求解,建立机械密封动环组件热力耦合仿真模型。基于热力耦合模型计算不同应力情况下端面变形量和不同过盈量下的结合面接触应力、端面变形量,并分析动环厚度对端面温度场、应力分布以及端面变形量的影响。结果表明,热应力对端面变形的影响大于结构应力,故不能忽略热应力对机械密封组件的影响;动环过盈量增大使得端面变形量和结合面接触应力逐渐增大,动环厚度的增大使得最大温度呈下降趋势,最高温度出现在动环内径处,端面间隙由收敛型转变为发散型。因此,在对机械密封结构进行设计时,采用较小的过盈量和动环厚度,可以减少动环端面的变形量。     

激光加工多孔端面机械密封变形的数值分析

针对离心泵用激光加工多孔端面机械密封,通过采用有限元法求解雷诺方程获得密封端面流体膜压分布,计算了不同约束、不同结构动、静密封环的力变形以及端面泄漏量、液膜刚度和刚漏比等密封性能参数,分析了变形对密封性能的影响。结果表明:端面变形对密封性能影响很大,将导致泄漏量增大,刚漏比减小;密封环的约束对变形起着重要作用,选择合适的约束可以减小密封面转角,提高液膜刚度,增强密封工作稳定性。     

水深变化对船用机械密封端面变形的影响

机械端面密封常用于深吃水的水面船舶和深潜水的潜艇的艉密封.研究了水深变化对船用机械端面密封端面变形的影响,结果表明:水深变化将引起密封结合面之间接触力和摩擦热的变化,改变了动静环密封面之间的接触变形和接触应力;密封环接触面上的接触变形和接触应力均随着水深增加而增加,但密封环外周的应力与应变比内周的应力与应变增加快,即动静密封环在水深增加的情况下,由内周紧密接触变为外周紧密接触,偏磨会由内圈转移到外圈.     

端面弧形浅槽机械密封温度场及变形研究

利用有限元分析软件ANSYS,采用整体法计算了端面弧形浅槽机械密封的温度场,并在温度场的基础上利用ANSYS生死单元技术分析了其力热耦合变形。研究表明,端面弧形浅槽机械密封较普通机械密封能有效降低密封端面温度及变形锥度值,使密封性能明显改善。     

机械密封监控系统设计方案

在分析了国内外在机械密封监控系统研究现状的基础上,制定了机械密封监控系统,该系统在硬件上采用DSP,在软件上采用先进的智能控制算法。它可以以一种预程序化受控方式对密封的工作条件和环境的变化做出快速的反应,使机械密封在满足泄漏量、温度、磨损率等反馈参数的要求下,处于最佳的工作状态,从而提高机械密封的可靠性并延长其寿命。     

机械密封端面黏着磨损分形模型

在机械密封端面接触分形模型基础上,依据Archard磨损理论,通过引入分形磨损系数及求解塑性和弹塑性变形微凸体的体积,建立了机械密封端面黏着磨损分形模型。得到了机械密封软质环端面磨损率与端面轮廓分形参数、真实接触面积、材料性能参数以及工作参数之间的关系式。对B104a-70型机械密封软质环端面的磨损率进行了计算和分析。结果表明,端面磨损率随着端面比压、转速及端面特征尺度系数的增大而增大;随着端面分形维数的增大先迅速减小后逐渐增大,即存在一个使磨损率最小的最优分形维数。     

基于虚拟仪器的机械参量测试系统设计

针对传统测试实验仪的功能单一、操作复杂、扩展性差等方面的问题,提出了在CSY传感器实验仪的基础上．开发基于虚拟仪器的机械参量测试系统。并对机械参量的检测原理、检测方法进行了详细分析;对测试系统的硬件构建,测试系统的软件设计,数据采集等关键技术进行了说明。改进后的测试系统,可进行应力、位移、电机测速等常见机械量的自动化测试,人机界面友好,性价比高。     

深海机械密封端面摩擦及变形特性研究

以深海推进器等水下设备用机械密封为研究对象,建立机械密封环模型,考虑深海变工况下接触端面摩擦因数的差异性,采用分离法分别对机械密封动、静环端面进行热-力耦合变形分析,并对分别考虑密封环热变形、力变形、热-力耦合变形的分析结果进行比较。结果表明:接触端面摩擦因数大小与介质压力、转速、液膜厚度等因素有关,端面摩擦因数随介质压力增大而减小,随转速增大而增大,随液膜厚度增大而减小;单一力变形、热变形分析与热-力耦合变形分析结果差别较大,热-力耦合分析结果要比单一变形分析更接近实际、分析更准确;瞬态工况下,端面温度及端面接触应力峰值均出现由外向内的变化趋势,端面接触状态受端面温度分布影响明显。     

机械密封环端面变形对液膜特性的影响

根据机械密封受热和力作用变形后的端面轮廓,将其动环和静环端面组成的流道归结为平行、收敛、扩散和收敛-扩散等4种型式,并用端面的径向夹角θ来区分这4种模型。由简化的控制方程推导了4种模型中的液膜压力分布方程p,给出了泄漏率Q、液膜承载力F及摩擦扭矩M的计算方法,并通过数值解与解析解的对比,分析了GY70型机械密封端面液膜特性与θ和动环转速ω之间的关系。结果表明,解析解与数值解之间存在一定误差,但解析解仍能反应液膜的基本特性。平行流道内液膜压力沿径向线性分布,而非平行流道内压力沿径向非线性变化;流道的泄漏率随平均膜厚和液膜内外径处压差的增大而增大,平行流道的泄漏率最小;平行流道内的液膜承载能力介于收敛流道和扩散流道之间,扩散流道的液膜承载能力最差,收敛流道内液膜承载力最大。     

机械密封温度问题研究方法综述

综述了机械密封温度问题的国内外研究现状,介绍了常用的一些研究方法,比较了它们的优缺点,认为对于窄面密封,经验公式法可以满足工程实际的需要,有限元法是当今较好的计算机械密封温度场的方法。     

温度对机械密封的影响及分析方法

通过机械密封的结构与工作原理,分析了温度对机械密封的影响,并列举了温度处理的机械密封方法,对各种方法的特点及适用范围作了介绍.     

基于GALIL的影像测量仪运动控制系统设计

介绍了GALIL运动控制卡的性能,提出一种基于GALIL运动控制卡的影像测量仪运动控制系统解决方案。设计了系统的硬件结构,在Windows平台上利用VC＋＋软件和DMCWin32 Galil WindowsAPI函数开发运动控制系统的软件。所开发的运动控制系统充分发挥了IPC强大的后台管理能力和GALIL优良的实时控制能力。     

多孔端面机械密封在催化剂泵轴端密封中的应用

催化剂微球装置是催化剂厂的重要装置,其中泵运行工艺条件苛刻,不仅泵输介质固含量高、腐蚀性强,而且泵启动频繁、抽空现象时有发生,因此泵用JF103型机械密封故障率高,运行周期极短,平均仅为3~5天。针对上述机械密封使用寿命短、可靠性低的问题,研制开发了激光加工多孔端面新型机械密封,并对其冲洗方案进行调整。现场使用结果表明,相比于原用普通机械密封,新型机械密封的使用寿命超过3个月预计目标并接近半年,完全满足了企业的需求。