基于渗透边界的O形组合圈密封特性研究

为准确研究高压柱塞副O形组合密封圈的密封特性,考虑流体向密封接触区渗透对接触压力的影响,基于逐点比较法提出了综合渗透与非接触边界的数值仿真方法,研究高压流体作用下O形组合密封圈的接触压力与von Mises应力分布。进一步讨论不同预压缩量与流体压力下O形组合密封结构参数对其密封性能的影响。分析结果表明:综合渗透边界与非接触边界的分析方法具有较高的可靠性,试验对比误差为2.9%～4.3%;随着O形圈预压缩量增大,主接触压力与密封长度明显增大,而内部von Mises应力与侧接触压力的变化较小;随着流体压力的增大,O形圈von Mises应力与主、侧接触压力均明显增大,但密封长度的变化较小。此外,组合密封挡圈应用于高压柱塞副可有效避免O形圈局部应力集中,挡圈接触压力随流体压力的增大而增大,但明显小于O形圈主接触压力,仅起辅助密封作用。研究结果为高压柱塞副动密封结构设计与优化提供了依据。     

液压缸组合密封性能仿真与参数优化研究

通过改变伺服液压缸组合密封的结构型式,建立两种密封圈的仿真模型,利用ANSYS Workbench软件在静密封状态下,探究介质压力、压缩率、接触的摩擦因数对伺服液压缸密封性能的影响,并以密封圈最大Von-Mises应力和接触面最大接触压力作为密封性能的判定依据;而在动密封状态下建立泄漏量和启动压力动态特性的数学模型,并以二者数值大小作为密封性能的判定依据,从而优化密封圈的组成结构参数。结果表明:在静密封状态下,当改变其中任一参数时含有工字形圈的液压缸的最大Von-Mises应力和接触面最大接触压力明显优于含有O形圈的液压缸;而在动密封状态中,随着介质压力增加,两种模型的液压缸泄漏量不断减少,启动压力不断增加,并且含有工字形圈的液压缸泄漏量更少,表明工字形圈的密封性能优于O形圈的密封性能。而研究的工字形圈组合的格莱圈可为液压缸设计人员提供参考。     

隔膜泵动力端结构改造研究

为提高隔膜泵油缸活塞的密封性能,以隔膜泵的活塞V形圈为研究对象,基于正交试验方法,利用ANSYS Workbench软件对不同结构参数的V形圈进行仿真。以最大Von Mises应力和最大接触压力为评价指标,讨论影响指标数值变化的主、次要结构参数,并对V形圈进行结构优化。结果表明：影响最大Von Mises应力的主要因素是唇外倒角和唇内边长;唇外倒角越大,最大Von Mises应力越大;而唇内边长过大或过小都会引起最大Von Mises应力的增加。影响最大接触压力的主要因素是唇外倒角、唇口内角和唇外边长;最大接触压力随唇外倒角的增加而增加,随唇口内角和唇内边长的增加呈下降趋势。优化后的V形圈最大接触压力减小6%,仍满足密封要求;最大Von Mises应力减小28%,密封性能显著提高。

     

隔膜泵油缸V形圈的密封性能分析与结构优化

为提高隔膜泵油缸活塞的密封性能,以隔膜泵的活塞V形圈为研究对象,基于正交试验方法,利用ANSYS Workbench软件对不同结构参数的V形圈进行仿真。以最大Von Mises应力和最大接触压力为评价指标,讨论影响指标数值变化的主、次要结构参数,并对V形圈进行结构优化。结果表明：影响最大Von Mises应力的主要因素是唇外倒角和唇内边长;唇外倒角越大,最大Von Mises应力越大;而唇内边长过大或过小都会引起最大Von Mises应力的增加。影响最大接触压力的主要因素是唇外倒角、唇口内角和唇外边长;最大接触压力随唇外倒角的增加而增加,随唇口内角和唇内边长的增加呈下降趋势。优化后的V形圈最大接触压力减小6%,仍满足密封要求;最大Von Mises应力减小28%,密封性能显著提高。     

水介质O形圈密封阻力研究

为了研究水介质O形圈的密封阻力特性，通过ANSYS软件建立O形圈二维轴对称有限元模型，分析不同预压缩率和流体压力对O形圈密封性能的影响，通过2种滑动摩擦力理论算法，计算出不同流体压力下O形圈的摩擦力，与实验测量的摩擦力进行对比分析，探究流体压力和往复速度对摩擦力与摩擦因数的影响。结果表明：随着预压缩率增大，O形圈von Mises应力和接触长度增大；随着流体压力的增大，O形圈von Mises应力增大，接触压力和接触长度随之增大，流体压力超过30 MPa,接触长度减小；微元法和实验得到的摩擦力较为接近，可用于O形圈摩擦力预估；相同往复速度下，随着流体压力增大，O形圈摩擦力增大；相同流体压力下，随着往复速度增大，摩擦力也增大。     

Yx橡胶密封圈密封性能研究

本文应用有限元法,按照国家标准建立了Yx密封圈的平面应变有限元模型,进行了预压缩和工作压力的模拟计算,得到了Yx密封圈的变形规律和密封性能判据Ratio值的变化规律.计算表明,Yx密封圈的低压密封效果要优于高压,在进行密封结构的设计时,应将Yx密封圈放置在低压侧,有利于提高使用寿命和密封性能.重点进行了低压状态下密封性能的细化计算,并引入了变形速率的概念,对低液体压力下,其下唇口最大接触压力的变化进行了分析.计算表明,低压下,下唇口最大接触压力出现了两个分界点,第一个分界点是Yx密封圈下唇口接触尖端的点接触变形到线接触变形的转折点,第二个分界点是下唇口线接触变形速率值最大的转折点,该转折点处的最大液体压力为1.3MPa.通过对Yx密封圈下唇口在不同液体工作压力下接触线长度的计算,得出了Yx密封圈最佳工作压力为3.7～4.2MPa,液体压力超过4.2MPa,其下唇口接触线长度将阶跃式增大到接近最大值,这对密封件的使用寿命不利.     

基于静态模型和应变率模型的特殊螺纹接头有限元分析

利用ABAQUS软件,分析L80钢级HSM-2特殊螺纹接头静态模型和应变率模型对上扣扭矩、应力应变及密封接触压力的影响,并与实测结果进行对比。对比分析结果表明:采用静态模型计算时,其屈服扭矩结果严重偏小,并出现特殊螺纹接头过早到达屈服扭矩的假象,等效塑性应变结果偏大;采用应变率模型计算的屈服扭矩结果比较符合实际,材料屈服强度得到提高;静态模型和应变率模型对密封性能的计算结果基本一致。     

流固耦合下金属波纹管应变及模态分析

以S形金属焊接波纹管为研究对象,针对密封腔流体及预应力耦合激励诱发波纹管振动失效问题,建立了机械密封的耦合模型;对比分析流体和预应力对波纹管模态的影响,得到了波纹管在不同工况下的振型、自振频率和等效应变。结果表明:波纹管模态在外部流场作用下变化较明显,预应力几乎不影响波纹管固有频率;流场压力恒定时,增大转速和预应力,波纹管等效应变减小;随着流体进口压力增大,波纹管的最大等效应变和应力增大。研究结果为机械密封失效机制和波纹管结构优化设计提供了理论依据。     

深海压力补偿器密封性能分析

密封是深海压力补偿器的关键技术之一,为了准确分析由法兰-膜片-螺栓组成的密封结构在海上和深海环境下的密封性能,利用ANSYS软件建立了该结构三维模型。通过计算预紧应力来分析膜片的密封性能以及工作深度,螺栓预紧力、安装位置和膜片厚度、宽度等因素对密封性能的影响。结果表明:为了满足密封要求,海上环境下螺栓预紧力应大于4 500 N;深海环境下膜片预紧应力取决于工作深度且应力大小与环境压力基本一致。     

钛管换热器液压胀接接头性能分析

基于有限元分析软件,对换热器液压胀接接头性能进行了分析,研究了不同胀接压力、材料组合、初始间隙对液压胀接接头密封性能、连接性能的影响。结果表明,随着胀接压力的增大,胀接接头的密封性能和连接性能加强;相同胀接压力下,换热管为TA2、管板为TA2时胀接接头的密封、连接性能优于材料组合为TA2-Q345R时的接头性能;初始间隙较小时,随着初始间隙的增大,胀接接头的密封性能和连接性能减弱;初始间隙较大时,其对胀接接头的密封性能和连接性能影响较小。     

基于Abaqus的SAE分体法兰密封影响因素仿真分析

针对风洞油源系统硬质管路连接法兰渗油漏油问题,在Abaqus中建立SAE分体法兰连接的油管有限元模型,分析O形密封圈预压缩率、工作油压、油管装配前的径向偏差、角度偏差对法兰连接密封性的影响规律。结果表明：O形密封圈具有自密封性,且密封性随着预压缩率的增大而增强,密封面上的接触应力随着工作油压的增大而增大;油管安装中存在的径向偏差和角度偏差造成SAE法兰焊接头端面接触应力分布不均甚至出现局部屈服现象,但是装配偏差在一定范围内对密封圈的静密封性能影响较小;当油管每100 mm径向偏差大于1.2 mm且角度偏差大于5°时,法兰密封快速失效。     

基于响应面法的C型金属封严环优化设计及其蠕变疲劳寿命计算

在高温载荷作用下,蠕变是金属密封环失效的主要原因之一。为了优化结构设计,满足蠕变疲劳寿命要求,本研究针对C型金属密封环研究各单一要素对密封性能的影响规律,在此基础上提出基于响应面法的优化设计方法。考虑各参数耦合效应进行C型环结构优化,并基于发动机工作时长2000 h大修的工作寿命,对C型环进行疲劳寿命验证。结果表明:最大等效应力随压缩量和材料厚度的增大而增大,回弹率随压缩量和材料厚度的增大而减小。接触应力变化较为复杂,当板厚度小于0.25 mm时,最大接触应力随压缩量和材料厚度的增大而增大;当板厚度为0.30 mm时,最大接触应力随压缩量的增大先增后减。基于响应面法优化设计的结构尺寸满足疲劳寿命要求。     

织构设计对润滑脂密封副密封特性影响的数值模拟

目的 探究织构设计对润滑脂密封副密封性能的影响规律,得到织构化设计的最佳结构参数和工况条件。方法 基于润滑脂Herschel-Bulkley流变模型和非接触机械密封原理,选择直线型沟槽织构建立端面密封模型。采用数值模拟方法分析不同倾斜角和转速下密封间隙的流场规律,进一步对密封副泄漏量的影响因素进行系统探究。结果 倾斜角不同,泄漏量随转速的变化规律不同。倾斜角为30°时,泄漏量随转速的提升而增大;倾斜角为35°时,泄漏量较小,且随转速变化不大;倾斜角为40°,且转速大于2 000 r/min时,泄漏量几乎为0;倾斜角大于等于45°,且转速大于1 000 r/min时,流体反向泵送,无泄漏。密封间隙和介质初始温度是影响泄漏的主要因素,泄漏量随密封间隙和介质温度的增大而增大。一定范围内,增加沟槽数量和长度也可减少泄漏。最佳织构参数和工况条件为倾斜角40°,槽数14,槽长8 mm,槽宽1.5 mm,密封间隙0.03 mm,槽深0.07 mm,温度小于320 K,转速大于2 000 r/min。结论 织构设计能有效抑制流体端面泄漏,润滑脂非牛顿特性对密封副间隙流场有显著影响,后续润滑脂密封副设计...     

罩式退火炉炉台密封圈的有限元分析

由于炉台密封失效是钢卷退火时发生表面氧化的主要原因之一,为了寻求炉台密封圈密封失效的原因机理,采用有限元分析软件ANSYS对其进行了有限元分析,结果表明：炉台密封圈内部应力分布不均匀,在密封圈与内罩接触处有应力集中;密封圈沿X方向的变形量较大,几乎达到密封圈的中心线处;密封圈与内罩接触处的左侧边缘处,以及密封圈右侧与安装槽的接触点处较易发生破坏而影响密封质量;密封圈的截面内径越小、材料弹性越好,则其综合密封性能越好。     

径向单柱塞泵往复密封元件的有限元分析

利用大型通用有限元分析软件ANSYS建立径向单柱塞泵往复密封用O型橡胶密封圈的二维轴对称模型,分析研究O型橡胶密封圈在不同的压缩量和工作油压下的变形和应力分布情况,得出相应情况下的最大范·米塞斯应力、最大接触压力以及最大剪切应力的变化关系.结果表明:上述3种最大应力值都随着压缩量和工作油压的增加而增加,其中最大接触应力值在左右两个主接触面之间呈对称分布,其余两种最大应力值都分布于密封沟槽口附近区域.该结论可以作为今后设计和选择O型橡胶密封圈的依据,同时文中涉及到的处理橡胶类非线性问题的分析方法可以推广到其他不同类型的橡胶密封圈的分析计算.     

H形密封圈密封性能分析与优化研究

为研究H形密封圈在液压缸活塞密封中的力学性能,建立H形密封装置模型,利用ANSYS软件分析安装阶段、空载阶段和加载阶段的应力变化,并对结构进一步优化,进行对比分析。结果表明:最大应力值随着装载而右移;Von mises应力最大值随着压缩率增大而增大,均处于与缸壁接触处;Von mises应力随着流体压力增大而增大,且密封圈中部会向上突出;优化后能有效减小应力对结构的破坏。     

基于Fluent的液压密封流体膜压力精确化研究

针对液压密封,密封区域流体膜压力不等于密封压力而导致对油液泄漏量研究有误差和对密封圈密封性能的研究因素考虑不足的情况,从密封圈的密封机制出发研究流体膜压力。基于Fluent中的层流模型Laminar,建立密封圈受到油液压力时的流体膜模型,对密封圈在静密封和动密封2种密封形式下进行有限元分析,得出密封区域的精确压力分布。对比分析了泄漏量的理论计算结果以及用流体膜压力代替密封压力后的修正数值计算结果。结果表明:用流体膜压力代替密封压力计算得到的泄漏量更加准确,误差更小;流体膜压力受密封压力和活塞杆运动速度影响,泄漏量与密封件所受密封压力、活塞杆运动速度成正比,活塞杆运动速度对流体膜压力和泄漏量的影响更大。流体膜精确压力的获得为密封圈密封性能的研究提供了参考,为获得其准确的密封机制奠定了一定基础。     

深海液压缸活塞杆密封仿真分析

为分析深海环境下液压缸活塞杆Y形圈的密封性能,利用ANSYS软件建立Y形圈的仿真模型,分析不同工作状态下活塞杆Y形圈的密封应力.结果表明:由海面下潜至深海5 km过程中,安装、活塞杆外伸和收回3个工作状态下,最大von Mises应力基本不变、最大接触应力最大增幅约37％;增大压缩率,最大接触应力均减小、最大von Mises应力变化不一致.按照现有标准设计的液压缸活塞杆Y形圈密封结构能够满足深海密封的要求.