轴向柱塞泵配流副短阻尼孔效应研究

在间隙径向压力对数分布的条件下,进行了短阻尼孔型配流副静压支承的受力分析,得出了油膜厚度是工作压力、结构系数及油液粘度的函数;建立了配流副静压支承在突变载荷下的动态方程和模型,对静压支承的动态特性进行了仿真研究,仿真结果表明短阻尼孔型配流副静压支承具有较好的动态特性,且油膜厚度能在很短时间内恢复到平衡位置,具有很小的超调量.     

轴向柱塞泵织构化配流副的动态特性分析

以织构化配流副为研究对象,分析了织构化配流副的稳态受力和瞬态受力情况,建立了织构化配流副的数学模型和基于Simulink的仿真模型,并以配流副间油膜厚度为考察对象进行研究。结果表明:相对于普通配流副,压力突变时,织构化配流副的油膜厚度变化更小,油膜厚度的动态性能参数均有一定程度的提高。动态特性与油膜刚度相关,油膜刚度越大越有利于配流副的动态特性的提高。油膜厚度近似为零时,织构化配流副的压缩效应有利于配流副避免固体接触。     

微观织构配流副热-流-固耦合润滑特性

通过建立轴向柱塞泵配流副的几何模型,利用雷诺方程推导了配流副的油膜压力方程,采用有限差分法和松弛迭代法求解雷诺方程。利用FORTRAN语言编程求解,利用MATLAB语言对油膜厚度、压力、温度分布进行了仿真研究。结合油膜厚度方程、雷诺方程、能量方程、弹性变形方程、黏温黏压方程和密度温压方程,仿真微观织构配流副的热弹流润滑特性。研究表明：配流副油膜厚度增大,最大油膜压力减小,最高温度值减小;配流副的热-流-固耦合效果随油膜间隙收敛逐渐明显,在最小油膜厚度处达到最大,并且,油膜压力值达到最大;加工微观织构可以显著改变配流副的油膜压力和温度分布。     

基于CFD的深海柱塞泵配流副流场特性分析

为预测深水环境下压力、温度及油膜分布等变参数对柱塞泵使用性能及工作寿命的影响规律,建立深水环境工况模型,基于雷诺(Reynolds)方程求解配流副稳态油膜控制方程,采用CFD方法仿真分析工作参数、水深环境参数等变化时油膜压力场、温度场变化规律。结果表明：当工作水深从海平面增加至7000 m时,排油腔高压油块A、上死点B及吸油腔低压油块C 3点处的轴向压力不断增大,油膜呈现楔形分布,而温度场分布在海平面至1000 m处温度急剧下降,之后降幅减小。随着水深的增加油膜受到的压力增大,温度减小,进而导致稳定性下降。指出变深环境对配流副油膜压力场、温度场影响显著,为深水环境下柱塞泵配流副的流场特性分析及性能优化打下基础。     

双作用子母叶片泵配流副油膜流场的数值分析

在建立双作用子母叶片泵配流副的油膜体模型后,运用CFD软件对其流场区域进行流场仿真,得到该配流副油膜的压力和速度分布。分析结果表明:油膜高压区主要集中在排油阻尼槽和排油区的叶片中间腔分油槽附近。双作用子母叶片泵配流盘配流均压槽较多,使得配流副油膜油液的流动较复杂,油液流动速度很快,且由于油膜内部存在射流现象,导致在高压槽附近出现了负压区域。当转速增加时,压力分布的规律并不会随着转速的增加发生太大的改变,但全速度在油膜高压区由于动压作用的影响反而会减小。径向速度主要受压差作用影响,随着转速增加基本没有变化。     

锥形缸体球面配流副润滑特性建模及试验验证

配流副油膜的润滑特性对轴向柱塞泵的可靠运行有重要影响。建立了锥形缸体球面配流副油膜润滑特性仿真模型,并通过试验验证了模型的有效性。对锥形缸体进行受力分析,通过对柱塞滑靴组件运动学和受力的分析,求解得到柱塞滑靴组件对锥形缸体的作用力;通过对球面配流副油膜厚度分布和压力分布的分析,求解得到球面配流副对锥形缸体的油膜支承力;采用有限容积法对油膜进行离散化处理,通过牛顿迭代法数值求解球面配流副油膜润滑特性和锥形缸体运动方程;开展轴向柱塞泵高压稳态试验和轮廓扫描试验,获得不同稳态试验时长的球面配流盘磨损形貌,对比球面配流盘磨损轮廓与仿真得到的油膜厚度分布和压力分布。研究结果表明,仿真得到的油膜厚度较小区域与配流盘主要磨损区域相近,验证了锥形缸体球面配流副油膜润滑模型的有效性。     

偏心对汽轮机隔板汽封泄漏流动特性的影响分析

当汽轮机转子存在偏心时,隔板汽封间隙内的汽流激振力将发生变化,影响汽轮机组的安全运行。采用计算流体动力学软件,分析转子偏心工况下,某300 MW汽轮机高压缸第二压力级隔板汽封内汽流激振力的变化规律。结果表明：密封的周向压力近似呈余弦规律分布;随着偏心距的增加,隔板汽封内周向压力差逐渐增大;汽封间隙不变时,正向力、切向力和合力皆随着偏心距的增加而增加;在不同汽封间隙下,当转子偏心距相同时,间隙越小汽流激振力就越大。     

偏心对汽轮机隔板汽封泄漏流动特性的影响

当汽轮机转子存在偏心时,隔板汽封间隙内的汽流激振力将发生变化,影响汽轮机组的安全运行。采用计算流体动力学软件,分析转子偏心工况下,某300 MW汽轮机高压缸第二压力级隔板汽封内汽流激振力的变化规律。结果表明:密封的周向压力近似呈余弦规律分布;随着偏心距的增加,隔板汽封内周向压力差逐渐增大;汽封间隙不变时,正向力、切向力和合力皆随着偏心距的增加而增加;在不同汽封间隙下,当转子偏心距相同时,间隙越小汽流激振力就越大。     

轴向柱塞泵配流副油膜试验原理及控制特性

为研究油、水介质下轴向柱塞泵几类关键摩擦副的润滑特性,提出采用电液单元对润滑油膜进行主、被动控制的专用试验系统原理。论述该试验系统用油膜厚度反馈控制配流副密封间隙的模拟试验装置的原理与构成,将微缝隙流对电液控制系统的作用简化为弹簧中阻尼器负载,建立配流副对润滑油膜厚度的阀控缸物理模型并推导精密缸位移控制方程,分析影响润滑性能的主控参量及相互关系,仿真研究油膜厚度控制的动态特性。运用该试验系统进行了初步的平面配流副油膜试验。研究表明,油膜平衡的仿真与试验基本一致,供油压力、摩擦转矩等对润滑油膜的形成影响较大。伺服比例阀的反馈控制原理使系统的油膜厚度动态反馈性能趋于稳定,但在供油压力斜坡变化时油膜厚度平衡值在设定范围内有一定变化。     

热流固耦合下柱塞泵配流副参数对摩擦性能的影响

为探讨热流固耦合下柱塞泵配流副参数对摩擦性能的影响,建立配流副的润滑模型,采用有限差分法对雷诺方程、能量方程和弹性变形方程进行求解,考虑黏度-温度、黏度-压力的关系,利用松弛迭代法求得热流固耦合下油膜压力、弹性变形与油膜温度分布的数值解,并运用MATLAB得到油膜压力、弹性变形、油膜温度分布云图;分析配流副参数对油膜承载力、摩擦力、摩擦转矩和摩擦因数的影响。结果表明：缸体倾斜角度和初始油膜厚度对油膜承载力的影响较大,增大缸体倾斜角度和减小初始油膜厚度,可提高油膜承载能力;减小润滑油黏度、增大初始油膜厚度能有效降低润滑摩擦过程中的摩擦力和摩擦因数。     

Experiments on magnetic fluid rotary seals operating under vacuum conditions

Magnetic fluid rotary vacuum seals have been shown to be effective in machinery operating in a vacuum chamber. Such seals have the advantages of simple design, zero leakage at almost any rotation speed, and low friction. They have no wear and require no maintenance. This paper presents results obtained from experimental investigations of the operation of magnetic fluid rotary seals under vacuum conditions. The paper discusses the test apparatus and the seals used, the test conditions, and the procedure. The experimental results show characteristic phenomena observed in magnetic fluid rotary vacuum seals, including changes in vacuum pressure, temperature, and frictional moment dependent on the rotation speed of the shaft, number of sealing stages, height of the sealing gap, and mean magnetic flux density in the sealing gap.     

车氏密封在高压气体旋转动密封装置中的应用

该文简要介绍了某航天产品测试机构中旋转密封的改进。通过对比实验研究表明,车恒德密封应用在高压气体高速旋转动密封中,密封性能良好,满足了产品的测试需求。为解决高压气体高速旋转动密封提供了可借鉴的解决途径。     

磁性液体大间隙旋转密封装置的设计及实验研究

针对大型船舶装备中大功率电机冷却蒸发介质的密封问题,设计一种五级九齿大间隙磁性液体与磁性润滑脂组合旋转密封装置,该装置适用于大型船舶高横摇性、高腐蚀性的环境场合。通过耐压公式的理论推导,得到密封耐压能力随磁性液体的饱和磁化强度、磁性润滑脂的屈服应力和密封间隙内磁场梯度的增大而增大的结论。采用ANSYS对该装置间隙内的磁场分布进行有限元分析。在密封实验台上对该装置进行密封耐压实验,结果表明:在最大间隙0.7 mm时,其单级耐压能力仍能达到18 kPa,密封能力随转速的递增保持稳定。理论和实验表明,设计的该密封适合具有腐蚀性环境下的大功率电机或其他高振动装备的大间隙密封场合。     

旋转冲击作用下凿岩机水封密封性能分析*

为探讨液压凿岩机冲洗机构水封在高频冲击和旋转运动复合作用下的泄漏情况,在分析钎尾冲击速度随时间变化规律基础上,通过求解广义雷诺方程分析密封区的流体力学特性,建立旋转冲击复合作用下凿岩机水封密封区膜厚及泄漏量的计算模型。基于ABAQUS分析冲击周期内变速度下的水封接触应力变化规律,分析不同流体压力、冲击速度幅值和转速对密封性能的影响。结果表明:最大接触压力的变化和内外行程有关,外行程最大接触压力随冲击速度幅值的增大而增大,随转速的增大而减小,内行程则相反;同时无转速时的最大接触压力明显小于有转速时的最大接触压力,外行程的整体的最大接触压力大于同位置内行程的最大接触压力;冲击速度幅值越大,一个周期内的实时泄漏量和净泄漏量越大;不同转速下的实时泄漏量比较接近,转速越大,净泄漏量越小,表明在一定的范围内提高转速有利于提升水封密封性能;随液体压力增大最大接触压力变大,实时泄漏量变小,而净泄漏量先变小再变大,表明在中等压力下水封的密封性能更好。     

柔性钻杆O形圈球面密封性能研究

柔性钻杆已成为老井改造和增产提效的重要工具,为保障柔性钻杆球面密封的可靠性,对设计的一种O形圈球面密封结构开展数值模拟和试验研究。基于ANSYS有限元分析软件探究密封间隙、流体压力、转动角度以及有无挡环等因素对O形圈von Mises应力、接触应力、有效密封宽度等密封特性参数的影响。结果表明：流体压力与密封间隙存在耦合关系,流体压力越高要求密封间隙越小;往复转动会导致最大von Mises应力和最大接触应力升高,且随着密封间隙增大而影响加剧;挡环的安装可有效防止在密封间隙和流体压力较大时O形圈挤入缝隙。通过室内试验验证了O形圈球面密封结构的可靠性,为现场应用提供了理论依据和技术支撑。     

双向连通槽热流固耦合热变形研究

针对传统的螺旋槽型不能满足旋转设备反向运转的密封要求的问题,根据双向槽型机械密封结构特点,提出一种双向连通槽型,通过建立热流固耦合模型,确立传热边界条件,采用ANSYS Workbench对几何模型进行单向耦合计算,讨论密封环在转速、压力作用下热变形规律.结果表明:双向连通槽泄漏量整体比螺旋槽型泄漏量小,且双向连通槽由...     

海工装备液压缸多重组合式密封结构设计与仿真分析

针对单个密封圈易磨损导致密封失效,且更换密封件过程繁琐的不足,设计多重组合式密封结构。该设计在单个密封圈密封结构的基础上,在活塞杆内侧设置两个起缓冲作用的密封圈,在缸底增加一个密封圈,构成多重组合式密封结构。通过有限元仿真,分析在均匀分布的不同压力下,单密封圈密封结构和多重组合式密封结构中的密封圈随着活塞杆往复运动时,密封圈的最大承载与受挤压形变,探究密封圈使用寿命和应力集中区域的变化。结果表明：多重组合式密封结构能够有效减小密封圈所承载的压力,密封圈使用过程中无明显挤压磨损现象,使用寿命延长,验证了多重组合式密封系统的有效性与可行性。     

牙轮钻头径向非对称扁平密封性能研究

为了提高HAR橡胶密封圈寿命,提出一种新的径向非对称扁平密封结构。相比传统对称截面扁平密封圈,径向非对称截面的密封接触面积更小,因而减小了内圈动密封面旋转产生的热量以及磨损。通过试验对比氢化丁腈橡胶(HNBR)与丁腈橡胶（NBR）的性能,选择出合适的橡胶密封圈材料;分别建立径向非对称扁平密封圈与传统对称截面扁平密封圈的有限元模型,对比2种结构的密封性能;在不同的环境压力和温度下对径向非对称扁平密封圈的密封性能进行评价,并在现场进行应用验证。仿真结果表明：径向非对称扁平密封圈接触应力更大,密封性能更优;同时,其Mises应力明显低于传统对称截面扁平密封圈,证明径向非对称扁平密封更适合长期稳定工作。现场应用结果同样验证：在高温高压工况下,径向非对称扁平密封圈密封性能可靠,具有较高的实用价值。     

基于实际间隙的全回转推进器桨毂动密封性能研究

全回转推进器桨毂动密封采用O形密封,其实际间隙的改变直接导致压缩率变化,从而对密封性能产生影响。从设计角度和工作角度对桨毂密封端面的实际间隙进行分析,研究服役过程中的装配误差、实际工况和摩擦磨损导致的间隙变化规律以及相互耦合。基于该实际间隙,在ABAQUS软件中建立桨毂动密封有限元模型,分析不同压缩率和介质压力下动密封的密封性能,如Mises应力、润滑脂油膜厚度和压力等,揭示了不同间隙下桨毂动密封性能的变化规律。结果表明:随着压缩率增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体侧壁渐渐向主接触区过渡;随着介质压力增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体底部逐渐向法兰低压接触区过渡;最大油膜压力始终大于油压值,动密封不会发生失效;通过适当增加装配间隙和介质压力有利于密封圈在自密封作用下获得更好的密封性能。     

液压马达端面配流副径向密封带压力场数值求解及分析

给出端面配流副密封带压力场支配方程，在分析密封带中油液粘度变化规律的基础上，应用有限元方法在求解油液粘度随油液压力及温度变化情况下，密封带压力场的分布情况，并同忽略粘度变化时的计算结果，以及两种设计中常用的解析计算方法进行定量对比与定性分析。