卡箍快开卧式深海模拟舱的径向密封结构及其密封可靠性评价

针对卡箍快开盖结构的卧式深海模拟舱在深海高背压环境下存在密封可靠性不足问题,提出了一种深海模拟舱O形圈径向密封结构,建立了该结构的非线性有限元模型. 通过O形圈的密封面接触应力与内部Von Mises应力评价该结构的密封可靠性,讨论了舱内介质压力、O形圈预压缩率、槽口倒圆、配合间隙对深海模拟舱密封性能的影响. 仿真结果表明:加压过程中接触应力峰区位置显著改变,舱内水压由0 MPa加至25 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力分布急剧变化,由25 MPa加至45 MPa时,橡胶圈形状及Von Mises应力峰区位置基本不变,该结构能够实现45 MPa压力下的有效密封. 预压缩率的增加会显著增加主接触面密封带宽度,增大槽口倒圆有助于降低Von Mises应力,Von Mises应力峰值随配合间隙的增加先增大后减小,增大配合间隙有助于提高密封带宽度. 试验结果证明:当O形圈的预压缩率为10℅、槽口倒圆为0. 4 mm、配合间隙为0. 7 mm时,利用该密封结构所研制的深海高压舱在40、45、50 MPa水压时均能保证有效密封.     

柱塞泵密封圈有限元分析

用有限单元法对柱塞泵密封圈进行了分析，获得了橡胶密封圈与柱塞问接触应力的分布规律以及接触应力与工作介质压力的关系。计算表明：橡胶密封圈在工作介质压力的作用下，有“偏离效应”的存在，即在密封圈的接触宽度上，唇部受拉伸，根部受压缩，主密封在靠近唇部位置；同时，主密封带的位置不随工作介质压力的变化而变化，且最大接触应力与工作介质压力之比为1．23。为润滑状态和密封机理的分析提供了计算依据。     

介质压力及O形橡胶圈压缩率对往复运动轴封性能的影响

以液压缸往复密封中的O形橡胶圈为研究对象,建立其二维轴对称模型。在摩擦系数为0.1,不同介质压力和不同预压缩率的情况下,运用有限元软件ANSYS workbench对O形圈的变形情况及应力大小进行分析。结果表明：O形密封圈在缸筒和活塞杆间隙处应力集中最明显,说明在此位置容易被挤进间隙,造成间隙咬伤,导致密封失效。在压缩率小于15%,介质压力小于15MPa的情况下,剪切应力始终小于丁腈橡胶的剪切强度;在压缩率超过15%时,容易造成 O形圈应力松弛,发生压缩变形;介质压力超过15MPa,剪切应力急剧增加,在往复运动下,密封圈会不断地被摩擦磨损,很容易产生积累损伤,导致裂纹的产生或破损。     

柱塞泵密封圈有限元分析

用有限单元法对柱塞泵密封圈进行了分析,获得了橡胶密封圈与柱塞间接触应力的分布规律以及接触应力与工作介质压力的关系。计算表明:橡胶密封圈在工作介质压力的作用下,有"偏离效应"的存在,即在密封圈的接触宽度上,唇部受拉伸,根部受压缩,主密封在靠近唇部位置;同时,主密封带的位置不随工作介质压力的变化而变化,且最大接触应力与工作介质压力之比为1 23。为润滑状态和密封机理的分析提供了计算依据。     

机械密封橡胶O形圈密封性能的有限元分析

采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对在机械密封沟槽中单侧受限丁腈橡胶O形圈的密封性能进行了数值计算,重点研究了预压缩率和介质压力对O形圈接触应力、接触宽度和峰值应力的影响。模拟计算结果表明：计算值与Lindley半经验公式值和Wendt实验值较为一致;O形圈预压缩率对主接触面上的接触应力分布有较大影响,而...     

压裂泵柱塞密封副有限元分析

用有限单元法对ＯＰＩ－ １８００ＡＷＳ型压裂泵柱塞密封副进行了有限元分析,获得了橡胶密封圈与柱塞之间接触应力的分布规律以及接触应力与工作介质压力的关系。计算表明：橡胶密封圈在工作介质压力的作用下,有“偏离效应”的存在。即在密封圈的接触宽度上,唇部受拉伸,根部受压缩,主密封在靠近唇部位置;同时,主密封带的位置不随介质压力的变化而变化,且最大接触应力与工作介质压力之比为１ ．２３ 。所有这些为润滑状态和密封机理的分析提供了计算依据,同时为密封圈结构设计提供了新的认识和理论依据。     

快开式压力容器异型密封圈有限元分析

密封圈依靠弹性体材料的弹性在初始装配过盈量或预加载荷的作用下实现自密封.为了解决密封圈在快开式压力容器中的泄露问题并改善丁晴橡胶密封圈的抗疲劳破坏性能,采用有限元的方法对快开门的结构进行简化并对其不同间隙、不同硬度的情况进行分析.首先建立几何简化模型,其中材料模型采用Mooney-Rivlin模型,再分别对硬度为60、70、80、90和间隙为2mm、3mm、4mm的模型进行有限元分析.结果表明：材料的硬度越大,密封圈的变形量越小,硬度为70时的最大等效应力最小,为10.917 MPa;间隙越大,密封圈挤入间隙的体积越大,间隙为2mm时丁晴橡胶的最大等效应力最小,为11.418MPa.综合考虑丁晴橡胶的变形回弹、老化、疲劳破坏等因素,选取合适的硬度为70Hr,合适的间隙为2mm,在此条件下,既能解决密封圈泄漏问题又能改善它的使用寿命.     

接触分析法在机械密封中的应用

采用Ansys中的接触分析模块,以涨圈密封工程实例为对象,对密封圈的接触应力状况进行了分析.结果显示接触应力轴向分布为：两边最大,在中间位置附近接触应力达到最小且趋于常数.计算得到的接触应力数值远大于理论计算得到的许用应力值,说明该设计的密封效果是比较好的.当一定的液压施加在密封圈后,接触应力远小于材料的许用应力值,表明在密封过程中材料不会发生疲劳现象.     

聚氨酯发泡机混合器密封接触面的温度场分析

采用ANSYS对聚氨酯发泡机混合器的O形密封圈在不同压缩量下密封接触面处的温度场进行了分析．根据分析结果确定了合适的压缩量和密封沟槽的尺寸．结果表明：压缩量、为8％时，密封接触面的温度满足使用要求．     

聚氨酯发泡机混合器密封接触面的温度场分析

采用ANSYS对聚氨酯发泡机混合器的O形密封圈在不同压缩量下密封接触面处的温度场进行了分析.根据分析结果确定了合适的压缩量和密封沟槽的尺寸. 结果表明:压缩量为8%时,密封接触面的温度满足使用要求.     

斯特林机帽式密封性能分析及回归参数优化设计

为改善斯特林机活塞杆帽式密封性能,首先采用数值仿真分析了5 MPa工质压力下其静、动态力学特性,从而获取了O型圈内径尺寸LN、C型环径向壁厚T和装配过盈量S三个关键结构参数对密封性能的影响规律,在此基础上,再利用回归设计法以配伍面最大接触压力平稳且密封可靠为优化目标,对密封结构的上述三个关键参数进行优化设计以确定其最佳匹配方案,最后通过密封试验台验证了本文优化设计方法的准确性和普适性。结果表明：活塞杆与C型环密封面中间区域上最大接触压力随LN和S的增大而增大,但随T的增大而减小;通过估计回归系数和方差分析（ANOVA）发现,LN对密封性能影响最为显著、S次之、T影响最小;LN和T、LN和S交互项对响应显著,而T和S交互项对响应不显著;当LN为13.745 mm、T为0.40 mm和S为0.020 mm时,优化密封件对应的正行程最大接触压力为9.01 MPa、回程为9.75 MPa,较工程在用密封件（LN=13.78 mm、T=0.5 mm、S=0 mm）最大接触压力分别降低了14.7%和25.5%;实验进一步验证了优化密封件的密封性能和使用寿命均优于工程在用密封件,并且在不同工质压力下优化密封件的接触压力均匀性更好,减摩延寿效果明显,充分证明本文性能分析与优化设计方法准确有效。     

格莱圈密封性能非线性有限元分析

为了研究气缸密封件的性能以及失效情况,运用有限元分析方法对格莱圈弹性体进行分析.利用有限元分析软件建立了格莱圈有限元分析模型,通过建模、划分网格、加载、求解以及后处理等步骤,对其在不同压缩率、不同气压时密封面接触压力分布规律进行探讨分析,确定格莱圈易失效位置,分析压缩率和气压对格莱圈密封面最大接触压力的影响.结果表明:在位移云图和接触压力云图中,格莱圈密封面最大接触压力随压缩率和气压的增加而增加;格莱圈的方型圈与缸套的接触压力最大,且最大接触压力明显大于通入气体的压力,故格莱圈不易失效;气缸在实际气压0.4MPa和8%压缩率的情况下能正常工作,为评定缸阀一体化气缸的可靠性提供了参考.     

深海微生物取样器保压过程研究

为了实现取样器保压取样的可靠性，深入分析了深海微生物取样器保压功能的实现过程及其主要
影响因素.根据蓄能器内气体状态参数和深海环境压力的变化，把取样器保压过程分成了4个关键状态，
并建立了蓄能器在各关键状态转变时的状态方程.计算研究和模拟试验表明,保压过程中蓄能器的开启压
力略高于蓄能器充气压力；提高蓄能器的充气压力能获得更好的保压效果，当样品的原位压力为60 MPa
、蓄能器充气压力为20 MPa时，采样筒可以获得59 MPa的保压效果，充气压力大于25 MPa以后，每升高5
MPa，采样筒的压力提高0.1 MPa；采用20 MPa的充气压力，蓄能器皮囊在最大工作压力下体积变化小于
公称体积的75％，仍有较大的补压余量.     

Concentrated and gastight sampling technique of deepsea microplankton

A new sampling method of deepsea microplankton with function of in-situ concentrated sampling and gastight sampling was proposed. In-situ concentrated sampling technique was realized as follows: a microplankton membrane was used as filtration membrane, and a deepsea pump was used to pump seawater; the microplankton was captured and the density of microplankton was increased when seawater flow through the filtration membrane. Gastight sampling technique was realized as follows: a precharged accumulator was used as pressure compensator. During the process of lifting the sampler, the accumulator compensated the pressure drop continuously. The laboratory experimental results show that with in-situ concentrated sampling technique, in-situ concentrated sampling can be realized and the maximum concentration ratio reaches up to 500. With pressure compensation technique based on accumulator, gastight sampling can be realized. When sampling at 6 km and the precharge pressure of accumulator is 18 MPa, pressure drop of the sample is less than 2% compared with its original pressure. Deepsea experiment (at 1.9 km) results show that the sampler can realize in-situ concentrated sampling and gastight sampling.     

一种液性塑料的薄壁类零件磨削夹具的设计

为提高薄壁类零件外圆磨削的加工精度,利用液性塑料设计了一种薄壁类零件磨削夹具.对该液性塑料的外圆磨削夹具进行理论分析表明,薄壁套对薄壁类零件产生的径向膨胀应力(25.22 MPa)能够克服薄壁类零件外圆磨削所产生的摩擦力(200 N).利用Workbench软件对薄壁套的变形进行有限元分析表明,密封腔液性塑料的压强达到7.44 MPa时,液性塑料对薄壁套的外表面可产生101.78 MPa的径向膨胀应力.通过对套阀阀芯进行仿真和对螺塞拧紧力矩进行理论计算表明,拧紧螺塞所需的拧紧力矩为2.58 N·m,套阀阀芯的最大变形为0.002 1 mm,最大应力为25.22 MPa,最大应变为0.000 13 mm.对夹具进行可靠性分析表明,其应力可靠度为100%.以上结果表明,本文设计的基于液性塑料薄壁类零件磨削夹具安全可靠,可用于磨削加工薄壁类零件.     

Sealing of Ejection Hole at the Bottom of Projectile for Wired Transmission System of Penetration Data

It is difficult to find the projectile when people want to get the penetration data in a hard recovery method, so a recovery system of penetration data is designed based on an ejection mode from the projectile base and a method of wired transmission, at the same time, the system was sealed with a designed sealing device, the working principle of which was introduced. Using Fluent as the simulation platform, the transient pressure of seal cavity was simulated based on the change of chamber pressure, and steady-state pressure of seal clearance and seal cavity were simulated based on the maximum chamber pressure. The sealing performance was tested by a pressure test system. The results of simulation and experiment show that the maximum pressure of seal cavity is 139.4.kPa when the maximum chamber pressure is 242.9.MPa and the maximum temperature of gunpowder explosive gas is 2.166.5.K, so the sealing performance can be assured. The sealing device can be taken as a reference in sealing research on gunpowder gas at the bottom of projection.     

胶筒系统接触有限元优化设计

为了研究封隔器胶筒几何参数对密封性能影响,将套管、隔环、中心衬管和胶筒作为一个系统建立接触有限元优化设计模型.应用ANSYS的参数化设计语言APDL,编制其命令流.研究了几何特征参数和峰值接触压力之间的关系并进行了参数优化设计.结果表明:胶筒的总厚度对密封性能影响很大,胶筒子厚度对密封性能影响较小,胶筒的高度对密封性能的影响存在最优方案,接触倾角选取必须慎重.高度和接触倾角双因素优化设计结果显示:与初始方案相比,高度降低37.5%,接触倾角降低8.9%,峰值接触压力升高13.38%.     

基于流固热耦合的油气两相动压密封追随动态特性

为提升油气两相动压密封的运转稳定性和抗干扰能力,研究其密封补偿环的响应运动,揭示油气两相动压密封的追随动态特性, 考虑温度、变形对密封环和流体膜的综合作用,采用MATLAB软件建立密封环与流体膜的流固热耦合有限元分析模型. 计算流体膜的动态刚度和阻尼系数,求解油气两相动压密封的受迫振动模型,分析补偿环的响应运动. 讨论转速、压差、油气比、弹簧刚度和O形圈阻尼对密封补偿环响应运动角向振幅和轴向振幅的影响,分析密封的追随动态特性. 结果表明:提高转速和油气比有利于提高密封的追随动态特性;压差、弹簧刚度和O形圈阻尼的增大不利于密封补偿环的追随响应运动,其中弹簧刚度和O形圈阻尼增大前期,补偿环响应振幅变化不敏感,增大后期,补偿环响应振幅急剧降低. 研究结果为油气两相动压密封的补偿机构优化和动态性能研究提供理论支撑,并得到基于流固热耦合的油气两相动压密封追随动态特性求解方法.