金属硬密封球阀粗糙接触平面的密封性能研究

以煤气化系统中锁渣阀的主密封结构为研究对象,采用不可压缩平均流动模型,建立了球面缝隙流动的泄漏量模型;提出了粗糙平面下的平均泄漏量计算方法,通过等效接触方程计算粗糙平面的接触压力,揭示了球阀表面粗糙度、表面纹理结构对阀门泄漏量的影响规律,以及阀门泄漏量与密封比压的对应关系。结果表明:在满足密封的前提下,横向纹理特征所需密封比压远小于纵向纹理特征表面;密封宽度越大,所需密封比压越小;相同泄漏量情况下,高温所需的密封比压明显大于常温时的密封比压。该研究结果对工程中球阀表面加工精度、纹理结构及密封比压的选择具有一定的参考价值。     

水压电磁阀阀口密封性能试验研究

阀口的密封性能是表征开关型水压电磁阀质量的重要技术指标．分别以不锈钢与黄铜、聚四氟乙烯及丁腈橡胶配对构成密封面，测试了密封宽度和粗糙度对密封面密封性能的影响，并得出了保证密封所需的最小接触比压力．试验结果表明，不锈钢／橡胶密封副的接触比压力较低，适合电磁阀阀口密封．     

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.     

空气源热泵热水机组压缩机密封结构设计

利用大变形、接触的非线性有限元理论建立了空气源热泵热水机组压缩机密封结构的二维轴对称模型,据此对影响密封性能的各结构参数进行了分析,讨论了上下法兰张开间隙、密封槽槽口倒角半径、密封槽深、密封槽宽等典型参数的影响。结果表明,上下法兰张开间隙对最大接触压应力和剪应力的影响较大,而密封槽槽口处倒角半径对剪切应力影响不大,密封槽深、密封沟槽宽度对密封面最大接触压力的影响较显著。     

大口径全焊接球阀双向密封性能研究

运输有毒或可燃性气体的管道泄漏易导致起火、爆炸等灾难性后果。大口径球阀常用于矿山通风或天然气集输管道,球阀的密封性能是设备安全稳定运行的关键指标。文章在高压密封和低压密封工况下对40英寸全焊接球阀的密封结构组件正、反向密封时的密封性能展开研究。结果表明:正、反向密封时,高应力区出现在阀座支撑圈上,最大等效应力小于屈服强度;阀座密封圈的高应力和最大变形均出现在与阀座支撑圈接触的2个尖角位置。高压密封时,阀座与球体接触区域的接触压力均大于介质压力,满足密封要求。相比于高压密封工况,低压密封时阀座与球体的接触区域明显减小,需确保介质工作压力大于设计压力,防止过低的介质压力降低其密封性能。该研究可为大口径球阀密封压力范围的确定提供参考,为大口径球阀双向密封性能分析提供研究方法。     

带金属O型环法兰的密封性能有限元分析

借助有限元分析软件ANSYS,综合考虑了法兰各部件间的接触作用、螺栓预紧作用以及O型环的材料非线性,对一使用金属O型环密封的非标准法兰进行密封性能分析.参考ASME规范,校核了法兰的密封性能.进一步的计算表明:在一定条件下,O型环和法兰密封面间的最大接触压力与内压之间存在线性相关性.进而结合操作密封比压与内压之间的关系,可以得到法兰的极限内压.对于使用金属O型环密封的法兰连接结构,该研究能为法兰的优化设计与密封性能预测提供参考.     

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。     

工况自适应机械密封端面结构设计与试验

机械密封在工况易变的装置或工况调节过程中 ,极易发生摩擦副整体位移或端面分离的失效现象。就密封结构进行分析 ,如果作用在摩擦副上的大气压力与弹簧力方向相反 ,并且存在大气压力大于弹簧力时 ,就可能推开摩擦副的浮动环或推动摩擦副整体位移 ;摩擦副的密封面设计有宽度 ,液体在泄漏方向上有压力差 ,温度升高 ,造成液膜汽化 ,密封面间出现汽液混相或全汽相 ,膜压增大推开密封面。为防止密封面整体分离和位移提出了波纹管机械密封的设计结构 ,给出了密封面刃边形的设计方法     

型钢混凝土空间中节点受力性能有限元分析

采用有限元分析软件ABAQUS对型钢混凝土(SRC)梁柱平面节点试件的力学性能进行数值模拟,将模拟与试验结果对比,发现两者吻合较好,验证了模型的有效性.在此基础上,建立与平面节点对应的空间中节点有限元模型,研究SRC空间中节点在不同加载路径下的滞回性能、骨架曲线和延性性能,并进一步分析了楼板宽度、节点类型和轴压比等因素对中节点力学性能的影响.结果表明:与平面加载路径相比,空间加载使节点核心区产生双向耦合效应,从而降低了试件的承载能力;SRC空间中节点发生剪切破坏时,楼板宽度对其承载能力和变形能力影响较小;与中节点和边节点相比,空间角节点的极限荷载和位移均降低较多;随着轴压比增大,空间中节点变形能力有所降低.     

水下连接器密封性能分析及实验研究

针对水下连接器需要具有良好可靠性的问题,对连接器的密封性能进行了研究。通过对卡爪式连接器的密封圈进行弹性力学分析,用数学模型揭示了金属密封机理,并根据其受力形式计算了密封比压;根据密封比压公式对密封圈密封面的角度进行了改进,提出了一种新型复合式内外压密封结构。经过有限元仿真分析及样机试验研究,验证了新型密封圈所需的预紧力载荷只有82 t,比原始的标准透镜式密封圈预紧力载荷小了将近30 t,证明了新型复合式内外压密封结构的优越性。     

盖封密封磨损-热-应力耦合模拟与优化设计

在无油润滑工况下,密封面磨损是导致密封件性能降低及寿命丧失的关键因素. 结合有限元技术,基于修正的Archard磨损模型,建立盖封（CL）密封过程中密封件和活塞杆间的磨损-热-应力耦合数值模拟方法,分析磨损过程中密封件性能与寿命的变化规律及介质压力对密封特性的影响;基于所建立的仿真模型,采用正交试验设计法,以密封件密封面上最大接触压力降幅最小及密封件寿命最长作为优化目标,对CL密封中C形密封圈关键结构参数进行优化设计,得到最优组合方案;利用斯特林发动机活塞杆密封性能试验平台对数值模拟方法进行验证,并对磨损后CL密封接触面磨损状况进行测量,检测结果与仿真模拟结果较为一致,优化后密封件密封性能及使用寿命得到了提高.     

内嵌围护墙板对钢框架抗侧力性能的影响效应

目前钢结构设计难以考虑围护墙体作用,原因是缺乏围护墙板对钢框架抗侧力性能影响的量化研究．采用有限元软件ANSYS建立带有围护墙板钢框架的精细化有限元模型,考虑了墙板节点刚度、墙板之间的接触与摩擦作用、以及墙板的轻质混凝土材料特性,数值模拟结果与试验结果吻合较好．在此基础上,综合考虑轴压比、跨高比、墙板宽度、墙板厚度及墙板开洞形式等关键参数变化的影响,系统研究了带围护墙板钢框架的抗侧力性能．结果表明:当框架柱轴压比在0～0.6变化时,与空框架相比,内嵌墙板钢框架的承载力及初始刚度增大1.0～2.0倍,且在层高一定、跨高比增大时,增大系数呈线性增大;内嵌墙板宽度宜优先选取600 mm;墙板厚度不同时应采用相应的刚度及承载力增大系数;墙体洞口加固后,其对整体结构影响较小,设计时可忽略不计．     

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。     

进口机械密封国产化关键技术研究——密封端面流体膜压模型

针对进口机封国产化的关键技术,在设计层面进行了建模研究.介绍了机械密封的一般构造和原理;对机封动静环之间微小间隙内形成流体膜的径向载荷在柱坐标内进行了积分,获得了流体膜径向承载力的计算公式;利用G-T弹性接触模型,建立了密封端面接触比压的计算模型;综合承载力计算公式和比压计算模型,并在一定的假设条件下建立了密封端面间隙内流体膜压的Reyonlds方程.结果表明：利用所建立的模型得到的数值计算结果与实测结果比较吻合,为机封的研究和设计提供了有益的参考.     

球磨机滑瓦结构参数对摩擦功耗的影响分析

对主轴承支撑和滑履支撑条件下的球磨机结构状况进行了分析;通过对摩擦力矩及功率消耗的理论分析,建立了不同摩擦条件下两种支撑状态时的功耗比模型;指出在设计滑履支撑时,通过减小摩擦副的半径、宽度及接触角β,可减少摩擦功耗;分析了在液体润滑时结构角β_1、β_2对功率消耗的影响。在理论上为支撑方式的选择以及滑履支撑减小功耗的实用设计提出了建议。     

加氢反应器非标八角垫密封性能有限元分析

针对加氢反应器顶部人孔法兰处所使用的非标八角垫, 利用 A n s y s有限元分析软件计算了其密封面 在反应器进行液压试验过程中的接触应力, 分析了各个密封面上的不同接触应力的产生原因。结果表明, 接触应力 在试验压力达到峰值的时刻降至低谷, 垫片内侧两面应力最大点出现在远离垫片中心一侧, 外侧情况则与之相反。 分析所得垫片密封面接触应力的变化规律为同种非标密封结构的分析评定提供了参考依据。     

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。     

金属基／陶瓷涂层的接触应力有限元分析

以球形压头为模型,采用I-deas CAD/CAE软件对Hertz弹性接触状态下金属基／陶瓷涂层的应力分布情况进行了理论建模;并基于静态模型,计算了在不同的涂层厚度／接触半宽度比和涂料／基体弹性模量比情况下的应力分布情况。论述了无涂层弹性半空间体的有限元分析结果与经典的Hertz 接触力学解析解结果的一致性,计算结果有助于工程中陶瓷涂层的设计与可靠性应用。     

高速主轴用角接触球轴承旋滚比分析

为了提高高速主轴用轴承的高速性能,提出了高速角接触球轴承的数学计算与分析模型．针对实际生产中工况的不同,分2种情况建立高速角接触球轴承分析计算模型,并将高速角接触球轴承的旋转打滑分析转化为旋滚比的分析．通过计算与分析,得出高速角接触球轴承在不同工作条件下或选用不同轴承参数时,轴承旋滚比的变化规律及旋滚比与各参数之间的关系,为实际生产中不同工况下高速角接触球轴承的选则使用和轴承的参数优化设计提供了理论依据,并为机床高速主轴用支撑轴承的设计与优化提供了分析计算模型．     

双主密封特殊螺纹油管接头密封性能研究

针对超深油气井中对密封性能的严格要求,基于特殊螺纹密封机理,设计一种由锥面对锥面和柱面对球面组成的双主密封特殊螺纹接头结构。采用数值模拟方法分析接头在拉伸、压缩、拉伸和内压、拉伸和内外压4种工况下,双主密封面接触应力、接触长度的变化情况,并对螺纹接头在极限载荷下的密封性能进行研究,得到接头密封能力随不同载荷的变化规律。最后对接头试样进行全尺寸试验,结果表明该双主密封特殊螺纹接头的密封性能满足使用要求。