钻井稳定器Y形密封圈的数值仿真研究

稳定器在石油钻井中对井眼轨迹的控制具有重大作用,它的正常运行要求其内部的Y形橡胶密封圈对液压油进行有效地密封.通过建立稳定器中Y形密封圈的非线性有限元分析模型,对唇外径分别为70 mm和115 mm两种类型的Y形密封圈进行了分析,得到唇外径为70 mm及115 nn的两种密封圈其,临界工作压力分别为14.69 MPa和15.53 MPa.最后通过等效Von Mises应力对所得临界工作压力进行校核,结果表明通过最大接触压力判据所得数值是正确的.所得研究成果可对控制稳定器Y形密封圈密封失效提供理论依据,为提高稳定器的可靠性从而提高石油钻探效率提供指导.     

对双作用气缸中O形密封圈摩擦阻力的分析及计算

由于O形密封圈结构简单、磨损较小、安装及更换方便,在气动夹紧机构中运用十分普遍。然而,现有资料对气缸中O形密封圈产生的摩擦阻力的分析及计算介绍甚少。本文以典型气动夹紧双作用活塞气缸中O形密封圈为研究对象,运用弹性力学理论,分析推导出一组适用于气动夹紧双作用活塞气缸的O形密封圈摩擦阻力计算公式。一、两个活塞O形密封圈和两个活塞杆O形密封圈的摩擦阻力以图1所示双作用气缸为研究对象,图中A及B为活塞O形密封圈,M及N为活塞杆O形密封圈。     

对液压缸中活塞O形密封圈及活塞杆O形密封圈共同产生总摩擦阻力的分析和研究

现有的资料及文献对O形密封圈产生摩擦阻力的理论计算方法介绍甚少。这里向读者推荐一组活塞O形密封圈及活塞杆O形密封圈共同产生总摩擦阻力的理论计算公式。该组公式是以弹性力学理论为基础,通过对预压缩状态下及液压油压力作用下O形密封圈的受载和变形作详细的研究及计算而导出的。运用本文提供的总摩擦力公式计算可分别求得活塞启动,进程、反向启动及回程时由活塞O形密封圈及活塞杆O形密封圈共同产生的总摩擦阻力。     

活塞密封新结构使油缸不需珩磨

英国 TI Reynolds公司声称,由于采用了一种活塞密封结构,已能用该公司生产的冷拔钢管直接制成油缸,而不需要再进行珩磨。这种活塞密封结构是由三个密封圈组成(详见附图):里层为一O形密封圈,外层为一X形密封圈,在两者之间还装有一U形密封圈(由聚四氟乙烯基的弹性材料制成)。当活塞装入油缸后,X形密封圈被挤压而紧贴于油缸壁上,起到初始的密封作用。当油缸内工作介质的压力升高,O形密封圈产生变形,顶起U形密封圈,使之与缸壁相接触,和X形密封圈同时起到高压密封的作用。据说这种活塞密封结构的密封性能优异,还可适用于油缸活塞两侧为两种不同油液或一侧为油液、另一侧为气体的油缸。此外,还容许活塞作转动或振动,即使在活塞静止时,也至少可承受     

水力加压器组合密封结构设计及参数优化

为了提高水力加压器密封性能,设计一种由滑环与O形密封圈组成的组合密封;利用流体压力渗透载荷的加载方法对密封结构进行有限元仿真,得到单因素滑环结构参数对密封性能的影响规律;利用正交试验,分析多因数滑环结构参数综合作用对活塞密封性能的影响。研究结果表明:滑环沟槽底部厚度、滑环侧边宽度、滑环高度、活塞单边径向密封间隙对动密封面接触压力影响依次减弱,新型密封结构选择滑环高度6.5 mm、滑环侧边宽度2.65 mm、滑环沟槽底部的厚度0.7 mm、单边径向间隙0.25 mm时,其最大接触应力比常规O形密封圈结构提高了245%;新型密封结构中的动密封面接触应力比常规O形密封圈结构有了显著的提高,提高了水力加压器的密封性能。     

活塞密封结构的改进

目前各类磨床油缸与活塞的密封,大多采用O形密封圈。O形密封圈虽有结构简单、装拆容易、更换方便等优点,但也存在一些缺点: (1)以O形圈为密封件的活塞与油缸,一般采用H8/f8间隙配合。为了使O形圈有预压缩量,O形圈放入活塞槽后总是略高于活塞外圆表面。不过,因制造O形圈的橡胶的弹性模数极低(E=8MPa),不能承受活塞与活塞杆重量的下垂。当装进油缸后活塞的下半部表面就直接与油缸壁接触,所有配合间隙均在活塞上半部与油缸壁之间,总装配时不能作到活塞、活     

V型夹织物橡胶组合密封圈的研制

V形夹织物橡胶组合密封圈是属于新型唇形密封圈。本文主要介绍活塞密封腔体用V形组合圈的结构形式和特点、局部结构改进、工作原理、密封机理及模具结构。生产出的新型密封圈应用于往复运动的液压活塞密封，经过厂家试验和使用情况验证，其密封性能是可靠的、理想的。V形夹织物橡胶组合密封圈（GB10708．l一89标准）分为活塞密封腔体和活塞杆密封腔体用V形夹织物橡胶组合密封圈两种形式，是我国近几年来实行的新型唇形密封圈，它广泛地应用于往复运动的液压活塞或活塞杆上起密封作用。以实际生产的V160X135x4O规格为例，本文主要论述活塞密封腔体用V形交织物橡胶组会密封圈（以下简称“V形组合圈”）的研制。     

矿用液压支架千斤顶密封技术对比分析研究

通过对矿用液压支架千斤顶所采用的鼓形圈、活塞组合密封圈和Y O形密封圈的应用对比分析,提出了一种矿用液压支架千斤顶的密封解决方案.     

气筒活塞的小革新

我们使用的气筒常因为牛皮碗松而打不进气,使人感到不方便,即便是修完后还觉得往复费力。根据经验,我把牛皮碗换成O形密封圈(见图),再改装一活塞,在活塞底端钻φ3mm的6个出气孔。当活塞上提时,O形密封圈便随活塞底托面上移,空气从筒体上部与活塞周围的间隙和6个孔进入     

两种用于热压机的液压缸密封

SY 型热压机是湿法生产硬质纤维板生产的主机。由于热压机使用时间较长,湿板坯纵向两边厚度又不一致,热压时产生偏载,致使活塞发生偏磨、密封圈损坏。SY 型热压机有工作缸六个,活塞工作行程1250mm,活塞直径φ320mm,工作压力26MPa。原使用Y 型密封圈,其上部较易损坏。本文介绍二种作者新设计且十分有效的密封圈结构及其工作原理。     

弹力环对活塞环密封及寿命影响的研究

对全无油压缩机中弹力环对活塞环的密封及寿命的影响进行了研究。在非金属活塞环内侧设置弹力环以增加预弹力，达到预期密封效果。按照给定的设计公式，针对SW-2．5／7型全无油压缩机设计出了由厚度为0．5mm和0．35mm的瑞典钢带片制成的搭接口形式的弹力环。通过对比试验说明全无油压缩机中设置弹力环可减少泄漏量10％以上，在保证密封效果的前提下，选用较薄的弹力片作为弹力环可提高活塞环的使用寿命。据此设计出的弹力环应用在SW-2．5／7型全无油压缩机上已安全运行8000h以上。     

分流封隔器皮碗的性能分析及参数优化

分流封隔器是刮管冲砂技术中最重要的工具,直接影响到冲砂洗井的效率。针对分流封隔器皮碗极易出现撕裂和磨损问题,开展皮碗力学特性研究。采用有限元法与试验相结合的方法,研究推筒外径和底径、皮碗水平距离和内外径对分流封隔器密封性能的影响,优化皮碗总成结构参数。结果表明：影响皮碗密封的主要因素依次是皮碗的外径、内径、水平距离、推筒的底径和外径;最优结构参数组合是推筒外径192 mm、底径188 mm、皮碗内径185 mm、外径216 mm、水平距离46 mm。优化后试验表明,皮碗满足外径244.5 mm套管使用要求,以及皮碗静密封承压20 MPa和动密封承压10 MPa的技术要求,整体性能得到提升,验证了有限元仿真分析的准确性。研究结果可为分流封隔器整体性能改进和应用提供参考。     

遇油膨胀封隔器的封隔性能研究

基于封隔器的密封性判据和结构设计方法,在对遇油膨胀封隔器的吸油膨胀进行热膨胀描述的基础上,通过ANSYS有限元计算遇油膨胀封隔器在井下的接触压力,建立封隔器封隔性能分别与胶筒长度、厚度关系的计算模型。结果表明,遇油膨胀橡胶的热膨胀与吸油膨胀相一致,通过膨胀橡胶的热膨胀分析可以合理描述出膨胀橡胶吸油膨胀后的状态。有限元分析表明,随着胶筒长度和过盈厚度的增大,封隔器的封隔性能都呈指数规律增大。     

液压支架立柱组合蕾形密封圈结构参数与密封性能研究

以某大采高液压支架立柱组合蕾形密封圈为研究对象,采用有限元法分析唇内、外倾角和唇谷高等结构参数对组合蕾形密封圈静密封性能的影响,同时研究油压压力、密封间隙、立柱活塞速度、摩擦因数对密封圈动密封性能的影响。结果表明:一定取值范围内,唇内、外倾角和唇谷高越大,静密封性能越好;油压越大、密封间隙越小,动密封性能越好;摩擦因数越大,外行程时动密封性能越好,内行程时则相反;活塞运动速度对动密封性能影响较小。为保证该组合蕾形密封圈具有良好的综合密封性能,各参数优化取值范围为:唇外倾角20°~30°,唇内倾角20°~35°,唇谷高度12.2~13.2 mm,摩擦因数小于等于0.1,密封间隙0.1~0.3 mm,油压不超过50 MPa。     

内燃机活塞环组密封性能研究

为检验活塞环的密封性,进一步研究其摩擦学性能,建立内燃机环组密封数值仿真模型,模型中考虑气室体积、泄漏面积、内燃机运转工况和气室温度变化项等因素对活塞环密封性能的影响.以PA6-280柴油机为例,对活塞环组的密封性能进行仿真计算.结果表明,磨损对环组的密封性能影响很大,而工况对活塞环的密封性影响不是很明显;气室温度变化项对活塞环漏量影响较大,设计时不容忽视.     

自润滑活塞环的压力分布及摩擦热研究

活塞环是高压无油压缩机中的重要易损件,而活塞环间的压力分布和活塞环与气缸间的摩擦热是影响其寿命的两个最主要因素。建立了活塞环间压力分布的数学模型,揭示了活塞环非均匀磨损的机理;同时搭建了试验台,通过动态压力传感器测量了活塞环间的压力分布,验证了理论模型。研究结果表明,活塞环开口间隙相同时,各环间压力分布严重不均,第一道活塞环承受75%以上的压差,这是引起不均匀磨损从而导致快速失效的根源;通过设计不同切口大小的活塞环等措施,可以使各环间压力分布均匀化,提高环组寿命。影响活塞环寿命的另一个因素是由摩擦热引起的高温,通过有限元方法研究了活塞环与气缸间的摩擦热生成和传递过程。     

Analysis of ring pack lubrication

This paper describes a method developed for the simulation of ring pack lubrication characteristic in an internal combustion engine. In general, the quantity of oil supply for piston ring lubrication may be insufficient in filling the entire volume formed at the interference between the piston ring and the cylinder liner. Thus the oil starvation condition should be considered in analyzing piston ring lubrication. In order to reasonably estimate the amount of oil left over on the cylinder liner, the flow rate at the posterior portion of the interface should be calculated with an adequate boundary condition that confirms flow continuity condition. In this analysis, oil starvation and open-end boundary conditions are considered at the inlet and outlet of the piston rings. The lubrication characteristic of each piston ring is obtained by an iterative method with sequential steps. It is revealed that piston rings are operated under oil starvation in most operating cycles and the result under these conditions are quite different from that with the fully-flooded assumption.     

连续管磨损对防喷盒胶筒密封性能的影响

为研究连续管磨损对防喷盒胶筒密封性能的影响,归纳连续管常见磨损形式并构建其磨损几何模型,以通径为38.1 mm防喷盒胶筒为例,通过实验得到其材料本构模型参数,建立防喷盒胶筒密封连续管的有限元模型;以有效接触应力和最大Mises应力为指标,分析连续管的磨损形式、磨损深度、磨损长度以及偏磨角度对胶筒密封性能的影响。结果表明：连续管偏磨形式对胶筒密封性能影响较大,连续管偏磨段长度大于胶筒高度且偏磨深度大于1 mm时,胶筒密封能力会出现不能满足井口密封要求的情况;偏磨角度会影响胶筒的应力分布,从而影响密封性能。     

斯特林机活塞杆帽式密封结构改进研究

为解决斯特林机活塞杆处介质泄漏的问题,对其帽式密封结构进行改进,并利用有限元分析软件ANSYS建立其二维轴对称模型;基于实际运行工况,分析比较改进密封结构的性能指标,并通过改变边界条件,探究介质压力、摩擦因数及活塞杆运行速度对改进密封结构性能影响规律。结果表明：改进的密封结构消除了原有结构O形圈的应力集中问题,提高了最大接触应力,且在增加有效密封面积40%的同时又将O形圈的最大等效应力降低了近50%;3个关键参数中介质压力对密封性能的影响力最大,对于改进密封结构,在介质压力为6～8.5 MPa时其密封性能最佳。     

超高压斜盘式轴向柱塞泵柱塞副摩擦界面油膜固液耦合作用特性研究

作为液压传动系统核心动力元件的轴向柱塞泵,超高压化是其必然发展趋势与要求,然而超高压化会造成其中关键的柱塞副摩擦界面油膜形成显著的固液耦合作用,对柱塞副油膜的摩擦润滑与密封承载性能产生规律尚不明确的影响。为此,建立一种基于变形矩阵法的固液耦合作用求解方法,该方法基于有限容积法解算油膜流体润滑方程,基于有限元法实现摩擦界面变形计算节点规则化设置及变形矩阵精准计算,在此基础上建立柱塞副油膜弹性流体动压润滑数值计算模型,针对采用软硬配对的柱塞副63 MPa超高压工况下的摩擦界面油膜固液耦合作用特性进行研究,结果表明：固液耦合作用有助于减小柱塞副处轴向黏性摩擦力和泄漏流量,一个周期内柱塞副总周向黏性摩擦力大小基本不变但分布更为集中,导致产生了更大峰值的瞬时摩擦力;显著的结构变形产生于柱塞副摩擦界面两端局部位置处,因而对泄漏流量不造成影响,在超高压工况下经过软硬配对跑合,固液耦合作用有助于原本标准柱形铜套孔形成类似“喇叭口”的一种微观形貌,增大了柱塞与铜套孔的接触面积,增强了密封超高压油的能力,降低了接触应力。建立的模型及研究结果可为轴向柱塞泵超高压化设计提供指导。