斜圈弹簧应力松弛研究及寿命预测

为了预防长时间的高温高压环境所产生的应力松弛现象,本文将传统应力松弛理论与Arrhenius理论相结合建立用于斜圈弹簧的应力松弛模型。通过在不同载荷和不同温度下的应力松弛加速试验,探究弹簧应力松弛模型参数的变化规律,实现预测实际工作环境下斜圈弹簧的松弛特性以及服役寿命。通过workbench对单圈弹簧进行有限元仿真分析,不仅可以得出弹簧的载荷松弛量和内部等效应力松弛率,还可以看出在弹簧发生应力松弛后的位移变化以及蠕变量的大小。通过改变弹簧的结构参数,运用workbench分析不同结构参数下单圈弹簧的应力松弛率,探究结构参数与应力松弛率之间的关系,为提高弹簧寿命给出理论依据。     

飞机舵机组合O形密封件密封性能与摩擦热效应的数值分析

飞机舵机一般采用橡胶-聚四氟乙烯组合O形密封件密封活塞杆高压端面,舵机工作时的摩擦发热会导致密封件的密封性能下降。为研究密封性能的热效应,利用ABAQUS软件建立考虑三重非线性(材料非线性、几何非线性以及边界非线性)的热-结构耦合效应的组合O形密封件有限元模型,分析密封件在不同油压下的接触压力分布及密封性能。开发ABAQUS的重启动功能,研究不同油压、滑动速度以及摩擦因数3种因素对密封件在活塞杆滑动过程中的摩擦生热影响,得到密封件的局部温度场分布,探讨3种因素对温度场的影响规律。分析结果表明:密封件在活塞杆滑动过程中的最高温度随着油压、滑动速度和摩擦因数的增大而增大,其中摩擦因数的影响最为显著。     

阶梯组合密封件的力学性能研究

采用大型有限元分析软件 MARC/ Mentat32 0 ,分析了阶梯组合密封件 (阶梯形密封 +O形密封圈 )截面上的当量 Von Mises应力分布 ,使用三种不同硬度 O形密封圈的阶梯组合密封件在不同工况下的径向力、密封接触区宽度及摩擦功耗。所获得的计算结果对于阶梯组合密封件的设计及使用都是非常有意义的。     

超临界CO2连续萃取装置不同密封结构性能比较

为探究超临界CO₂连续萃取环境下合适的料仓用密封件,利用ANSYS软件建立O形、Y形与U杯形密封圈二维对称模型,分析推入过程中压缩量、摩擦因数影响下密封件的接触应力、等效应力和最佳推入形式,以及承压状态下密封件应力分布与应力的变化规律。结果表明:在推入过程中,O形圈拥有较好的预紧密封性能,U杯形圈的等效应力最小且应力分布均匀;随着压缩量与摩擦因数的增大,O形与Y形圈应力变化会发生波动,而U杯形圈各应力保持线性增长;承压工作状态下,唇形的Y形和U杯形密封件密封性能优于O形圈; Y形圈在高压工况下密封性能最优异,但低唇底部容易发生剪切破坏,影响其使用寿命,而U杯形圈在高压工况下密封性能表现最稳定、可靠。     

基于ANSYS的带簧油封径向力分析

提出一种考虑弹簧初应力的油封径向力有限元计算方法,即通过二维轴对称模型实现带簧油封的径向力计算。该模型中通过圆管来等效油封弹簧,并可以实现弹簧初应力现象的模拟;圆管模型的材料属性由2种状态下(弹簧装配在油封上和油封装配在轴上)弹簧的拉力转换得到,转换关系通过试验与仿真相结合的办法获得,最终实现了带簧油封2种状态下的径向力有限元计算。通过径向力测量仪验证计算结果的正确性,同时发现弹簧所产生的径向力并非百分之百转化为油封径向力。     

基于弯轴超导线圈绕线机设计的导线力学行为研究

在缠绕制作超导线圈时,一般会对超导线圈中的导线施加一定的缠绕预紧力。一方面是为了增强超导磁体在工作时的稳定性,另一方面是为了增强线圈导线的占空比。然而超导弯轴线圈相比直轴线圈的结构更为特殊,应力分布方式更为复杂。因此,对绕制超导弯轴线圈时的缠绕应力的变化进行研究分析变得极为重要。分析了缠绕过程时线圈中的各层导线的受力情形,提出了分析超导弯轴线圈缠绕应力的理论模型。以该理论模型为基础研究了缠绕超导弯轴线圈过程时预紧力对弯轴特殊位置的径向应力和环向应力的影响,并比较分析了应力分布的结果。结果表明,弯轴的三个特殊位置会对缠绕预紧力产生不同的应力影响,合理的预紧力可以增加超导弯轴线圈的稳固性,而过大的预紧力会提高内层导线失稳的风险性。     

螺旋弹簧(1Cr18Ni9)的应力松弛——动力学方程及稳定化技术

根据螺旋弹簧工作时主要承受剪切应力,研究并推导了弹簧应力松弛动力学方程。测定了不同温度下弹簧应力松弛曲线,拟合了松弛曲线方程。用热力学理论解释了螺旋弹簧松弛现象。提出了改进弹簧稳定性的技术措施。     

铍青铜C17500应力松弛特性研究

铍青铜C17500作为超导材料用于电力连接器的弹簧触指。为了预防弹簧触指的应力松弛现象,从铍青铜材料本身应力松弛特性入手研究,建立基于Norton蠕变理论的单轴应力松弛模型,并结合Arrhenius理论进行模型改进。通过不同载荷和不同温度下的铍青铜应力松弛试验,拟合出改进的应力松弛本构方程,得出不同载荷和不同温度下模型参数的预测曲线,依据预测曲线实现对铍青铜材料在特定温度下不同应力水平的应力松弛特性分析。     

回转窑液压挡轮缸的结构分析与改进

液压挡轮缸的使用寿命是影响回转窑液压挡轮发挥正常作用的关键因素。液压挡轮缸存在着密封失效、内泄大、导向套磨损严重、易拉缸以及缸端盖处有外泄等问题，其原因是由于该缸所受的径向力过大、密封件选择不合理以及液压挡轮限位装置不可靠等。该文介绍了一种新型液压挡轮缸，该缸采用了辅助支承，改变了活塞杆上的受力点，增加了限位面，并采用了新型的组合密封等结构形式，因而减小了活塞杆作用在导向套上的径向力，使缸的内泄量极小，消除了外泄，极大地延长了缸的使用寿命。该新型缸还可为其他低速运行单作用液压缸的研制提供借鉴作用。     

浅谈格莱圈组合件的应用

为提高液压密封件的耐磨、耐腐蚀性能,改善产品的使用寿命,通过对液压密封件的创新设计,液压缸体活塞杆密封件选用格来圈、导向圈及防尘圈的组合应用,其密封性能完全不同于传统的密封型式.本文从密封型式出发,详细介绍了格莱圈及其附件组合应用.     

基于流固热耦合的浮环密封力学特性数值研究

考虑温度的影响,建立浮环密封力学特性流固热耦合数值求解模型,在验证计算方法准确性的基础上,研究浮环密封的流场特性,以及石墨烯、石墨、铝合金以及碳化硅4种材料的浮环密封在不同进口压力、温度时的力学特性。结果表明：浮环密封在偏心时,由于楔形间隙的存在,气流经过这种结构产生流体动压效应,在较薄的流体域一侧形成局部高压区,较厚的一侧压力无明显变化,而温度沿轴向方向逐级升高,且偏心率越大,偏心位置的温度越大;浮环密封流体域温度随着进口压力的升高而降低,因温度影响材料的属性,使得不同材料的浮环密封结构对温度会很敏感;不同材料浮环密封的变形量随进口压力的增加而减小,应变也随着进口压力的增加而减小;4种材料浮环密封的变形量与应力均随着进口温度的增加而增大。     

液压马达中活塞与缸体的密封结构有限元分析

应用有限元法,借助ANSYS软件分析液压马达中活塞和缸体间O形圈加密封环的组合密封和新型膨胀环密封2种典型密封结构,获得2种密封结构在不同工作压力下的变形以及密封圈接触面的应力分布规律,并对2种密封结构的密封效果进行了比较。分析结果表明：随着油压的升高,2种密封结构的范.米塞斯（Von M ises）应力都随之增加,均具有很好的自适应能力,但膨胀环密封更优;2种密封都达到了密封的效果,新型膨胀环密封的密封性能要好于组合密封结构,即使膨胀环密封由于局部应力过高可能造成磨损,但楔形结构可保证其密封效果得到自动补偿。     

无垫片焊唇密封法兰螺栓载荷的分析与计算

分析了无垫片焊唇密封元件---焊环在承受介质压力载荷时的受力及径向位移状况;指出现行设计规定的螺栓载荷不能约束焊环的径向位移,焊环与法兰的连接焊缝承受了焊环的径向拉力;提出了由螺栓载荷平衡焊环与法兰之间静摩擦力和介质的压力载荷;并给出了螺栓载荷的计算方法。此外,还分析了高温下焊环与法兰存在热膨胀差时,焊环的受力及径向位移状况,提出了采用热当量压力计算螺栓载荷的方法。     

自适应回弹填料密封结构设计及有限元分析

针对传统填料密封结构刚性不足和径向力与压盖距离呈指数规律递减的现象,开发了一种自适应回弹填料密封,即在填料中增加开口空心金属环作为支撑件。通过有限元分析得出此密封结构弥补了传统填料密封的缺点,增加了石墨填料密封耐高压的效果,同时可以增加径向力,降低预紧力,在某些工况下可以取代机械密封。     

基于多体动力学的齿轮箱圆锥滚子轴承温度场分析

为研究齿轮箱圆锥滚子轴承在不同实际运行工况下的温度分布,对圆锥滚子轴承进行热分析并建立其有限元模型;采用ADAMS对圆锥滚子进行动力学分析,得到滚子在不同转速下的接触正压力和摩擦力,将结果导入ANSYS进行静力学分析后得到滚子的平均接触应力,在此基础上求得摩擦热流量,进而获得轴承的稳态温度场,并通过试验验证了模型的正确性。结果表明,随着转速的增加,轴承温度不断升高;轴承滚动体与内圈接触时的温度高于与外圈接触时的温度,最大值出现在滚子与轴承内圈的接触处。     

内圆弧槽机械密封液膜流场特性分析

以内圆弧槽流体动压型机械密封为研究对象,建立了动静环端面间液膜的三维模型,运用计算流体动力学理论和有限体积法对端面间液膜的流场特性和装置的密封性能进行了模拟和数值分析。对处于不同工况、不同密封介质条件下的液膜流场,得到了其压力、泄漏量、开启力和摩擦扭矩的变化规律及相互影响关系。结果表明:圆弧槽能够产生明显的动压效应,动压效应的大小与动环转速呈正比;液膜的压力沿径向由内径到外径逐次降低;泄露量的大小随动环转速或介质压力的增大而增大;开启力的大小与动环端面的总压力具有相似的变化规律。     

航空发动机浮环密封上浮性能试验研究

采用电涡流传感器建立一套浮环密封上浮性能试验方法,该方法可定量地判断浮环密封临界浮起转速,精确地测量浮环密封中密封环的上浮量,并通过计算得到密封环偏心率随转速变化曲线。利用该方法开展某航空发动机浮环密封不同工况条件下上浮性能试验研究,上浮量测量结果与实际位移偏差满足工程测试精度,验证该方法的可行性。试验结果表明：上浮量测量结果与实际位移基本一致,浮环密封上浮性能与密封件两边压差、介质等因素有关;浮环密封正常工作时密封环会与壳体端面产生微动磨损,浮环密封设计时需要考虑微动磨损对浮环密封性能及寿命的影响。     

航空发动机石墨圆周密封接触特性分析

基于结构受力分析,利用ANSYS分析某型在役航空发动机石墨圆周密封的接触特性,研究不同工况参数对密封环最高温度、最大变形、最大应力及接触压力作用规律。结果表明:石墨圆周密封环主密封面应力分布比较均匀,密封环接头处应力最大,这与应用时接头处磨损较重的实际情况相符;辅助密封面和密封跑道应力分布均匀,密封座端面应力沿径向呈梯度分布,最大应力位于密封座靠近密封跑道边缘处;随滑动速度的增大,密封环主密封面最高温度增大,而最大变形、最大应力和接触压力表现为先减小后增大;石墨密封环主密封面最高温度、最大变形、最大应力和接触压力随密封压差增大而增大。     

大环径比O形复合金属密封件制备工艺及静力学性能研究

针对工业领域中对于大口径耐高温的金属密封件的迫切需求，开发一种将勾连交叉缠绕而成的螺旋网状金属橡胶嵌入有一定开口槽的不锈钢细环中的大环径比O形复合金属密封件，探究大环径比O形复合金属密封件的制备工艺，包含金属橡胶弹性内芯以及不锈钢包覆层两部分的制备工艺。研究4种不同孔隙度的金属橡胶密封件在准静态常温下的力学性能，分析载荷、孔隙度对金属橡胶密封件力学性能的影响。研究结果表明，复合金属橡胶密封件在高承载下具有良好的密封特性，当载荷增大后，密封件的力学性能更加趋于稳定；且随着孔隙度的减小，承载能力越来越大。基于静力学性能试验，建立含有不锈钢包覆的金属橡胶密封件的多项式拟合函数，发现六阶多项式能够较好地对试验数据进行拟合，由此可计算分析金属橡胶密封件的静刚度与位移之间的变化规律，从而可以在工程上得到更好的应用。