基于虚拟制备的大环径比O形金属橡胶密封件结构性能研究

金属橡胶密封件(MRS)作为一种新型轻质弹性金属结构,可以替代传统聚合物材料密封件在极端环境中使用。但由于MRS结构的复杂与制备工艺的繁琐,MRS结构特性与力学性能无法精确设计而影响了工程应用。针对这一不足,基于计算机仿真技术,对大环径比O形MRS的制备工艺流程进行数值模拟,采用虚拟制备构建可以真实反映MRS宏观力学性能及微观复杂结构的模型,并依据实际工况对MRS不同压缩工况下的模型进行静力学仿真分析,分析压缩率对于密封系统摩擦界面的接触特性及其结构响应的影响,结果表明其接触特性受到压缩工况及包覆层塑性失效的共同作用。以静力学仿真输出的细观接触应力为参量,结合间隙流动模型,对密封件泄漏率进行仿真和计算,分析其泄漏率的影响因素,结果表明在密封件不发生塑性失效的前提下,较大的压缩率可以减少泄漏。研究结果对新型宽温域密封件的参数设计、性能研究与推广应用有一定的指导意义。     

盆形金属橡胶三向准静态试验研究

为满足金属橡胶三向减振需求,引入空间构型设计并制备了一种盆形金属橡胶。对其进行轴、径向准静态压缩试验,采用控制变量法研究了相对密度、成形角度、金属丝丝径等制备工艺参数及压缩量对盆形金属橡胶静态力学性能的影响,采用正交试验法揭示了三种制备工艺参数对盆形金属橡胶轴、径向静态力学性能的影响程度。结果表明,影响试件轴向静态力学性能先后顺序为成形角度、相对密度、丝径;影响试件径向静态力学性能先后顺序为相对密度、丝径、成形角度。     

大深径比微小深孔超声电火花加工工艺研究

针对难加工材料的大深径比微小深孔加工这一工艺难题,设计并制造了基于工件振动的超声电火花复合加工装置。该装置包括一个已优化的压电振子和一台普通电火花机床。为提高加工效率,对压电振子进行了优化分析,使压电振子具有合适的纵振模态、固有频率和较大的振幅,压电振子中陶瓷片具有合理地安装位置。选择模具钢作为加工材料进行大深径比微小深孔的加工实验,比较研究了超声电火花复合加工装置和普通电火花机床加工大深径比微小深孔的加工效率。实验表明,超声电火花复合加工装置的加工效率更高。研究了超声激励电压、脉冲电流、脉冲宽度以及脉冲间隙等参数对大深径比微小深孔加工效率的影响,得出各参数较优的设置值。根据实验结果可以看出,超声电火花复合加工装置可以有效地加工出直径为0.5mm、深径比为60的微小深孔,适用于难加工材料的大深径比微小深孔加工。     

编织-嵌槽型金属橡胶制备工艺及试验研究

介绍了编织-嵌槽型金属橡胶的工艺方法。通过压缩试验,对比了编织-嵌槽型金属橡胶与普通金属橡胶的静态特性,研究了密度和厚度对编织-嵌槽型金属橡胶压缩性能的影响。结果表明:工艺参数相同时,编织-嵌槽型金属橡胶在承载能力、隔振频带以及性能的一致性等方面均优于普通金属橡胶;增大密度会使编织-嵌槽型金属橡胶的刚度升高,并使其线性阶段缩短;厚度对材料线性阶段的刚度和范围影响不大,而厚度的增加会降低材料在硬化阶段的刚度。     

温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响

为了研究温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响,建立高温泵用机械密封焊接金属波纹管计算模型,利用ANSYS软件计算波片的温度场,并通过间接耦合法计算不同介质温度下的热应力与热应变场,得到温度对波纹管力学性能的影响规律.计算结果表明:在高温工况下波纹管波片内产生了较大的热应力和热应变,增大了波纹管断裂、失弹等形式的失效的危险,在设计和使用过程中必须对此引起足够重视;在高温工况下波纹管波片等效热应力、热应变的最大值均出现在波片波谷处.     

大通径芯轴式悬挂器金属密封结构研究

针对常规悬挂器密封坐挂位置难以判断和密封结构的缺陷问题,对常规套管悬挂器密封结构进行力学计算,研究常规密封结构中接触面的密封宽度和接触压力的影响因素,并对其工作力学机制以及密封结构进行仿真模拟研究,找出现有密封结构存在的问题,并基于椭圆金属密封结构设计理念,结合现有结构的金属密封结构件,进行多种方案设计研究,开发一种锥...     

流体动静压端面密封的静动特性分析

针对高速涡轮泵螺旋槽端面密封，建立了综合考虑泄漏和传导的密封热流模型，给出了端面密封静态和动态性能计算方法。通过对水介质下密封性能的计算，研究了工作参数对螺旋槽端面密封的基本静态性能以及刚度、阻尼表征的动态性能的影响规律。结果表明：在小于5μm的正常工作间隙下，转速对开启力、刚度和阻尼影响很大，而对泄漏量的影响很小；工作间隙越小，密封具有越高的刚度、越低的泄漏量，但运行过程中的功耗较高、温升较大。     

大间隙磁性液体静密封研究

为满足航空、航天、冶金等领域大间隙静密封要求,建立磁性液体静密封试验台,设计出磁性液体静密封试验件。在试验台上对磁性液体静密封进行深入研究,通过试验得出磁性液体静密封耐压、磁性液体注入量与密封间隙、密封温度和磁性液体磁化强度的关系。从理论上,计算试验件密封间隙中磁场分布,推导出磁性液体静密封耐压和温度关系的解析表达式,计算磁性液体静密封在不同间隙,不同饱和磁化强度下的最大耐压能力。理论分析和试验表明,在大间隙下磁性液体静密封能够满足一定耐压要求,具有实用价值。     

接触式机械密封基本性能研究进展

研究包括端面摩擦特性和密封特性(泄漏指标)的接触式机械密封基本性能,有利于延长机械密封的使用寿命,减少因泄漏带来的损失。通过对前人在机械密封端面摩擦特性及泄漏特性方面的研究成果包括摩擦特性参数、表面形貌的影响及其表征、端面材料配对、泄漏通道模型及界面流体流动特性的综述,分析了现有研究存在的不足,指出了机械密封基本性能研究的后续方向:全面考察机械密封的摩擦及泄漏特性,优化密封界面泄漏通道模型,建立密封界面流体流动模型。     

捞油抽子密封橡胶筒力学性能研究

密封橡胶筒的形变、应力以及其受油管内壁摩擦力对采油漏失率和使用寿命有着直接影响.采用弹性力学中的拉梅解答经过坐标变换得到轴向应力函数表达式,再通过密封橡胶筒边界条件和物理定律建立与油管内壁受力关系.得到橡胶筒形变、应力状态、摩擦力之间的函数关系,这种函数关系将有助于对井下捞油抽子进行定量研究.     

W-C-S-Mo复合薄膜的制备及力学和摩擦学性能

利用磁控溅射与磁过滤阴极真空电弧（MS/FCVA）复合沉积法,在不同偏压下在单晶Si基体上制备W-C-S-Mo四元复合薄膜;分析沉积偏压对薄膜纳米硬度、弹性模量和膜基结合力等力学性能的影响;在潮湿大气、真空环境下研究偏压对薄膜摩擦学性能的影响。结果表明,薄膜硬度、弹性模量和附着力随着沉积负偏压的增大呈现先增大后减小的趋势,在偏压-100 V时薄膜力学性能最好;负偏压-100 V下制备的W-C-S-Mo四元复合薄膜样品在潮湿大气和真空环境下均具有较好的摩擦学性能,拉曼测试发现,W-C-S-Mo复合薄膜在潮湿大气环境中的润滑作用主要由DLC提供,而在真空环境中薄膜中的软质相MoS2晶粒起润滑作用。     

金属薄板不同主应力比状态下力学性能研究

采用夹持器椭圆度分别为0、1/3、1/2和2/3的鼓胀试验方法研究金属薄板力学性能。结合单向拉伸实验能准确测量出金属薄板处于弹性阶段时应力应变关系这一特性,通过有限元模拟鼓胀试验,反求出金属薄板材料处于双向拉伸状态下真实应力应变关系。综合分析试验数据与模拟试验反求数据,对不同主应力比状态下金属薄板进行力学性能研究,得出定椭圆度的金属薄板所受的主应力比不是一固定值;鼓胀试验试件最大应变与椭圆度之间存在反比例关系,而主应力比与椭圆度呈正比例关系。     

双向旋转式非接触机械密封技术研究进展

在一些高参数工况下,传统的接触式机械密封往往会出现磨损严重、寿命较短的现象,难以承担设备长周期运行的重任。开展非接触式机械密封特别是双向旋转式非接触机械密封的研究,有利于这一问题的解决。本文通过对几种典型双向旋转式非接触密封的国内外研究现状综述,以及相关槽型特性的对比分析,获得了不同工况条件下工作的双向旋转式非接触密封端面槽型结构的选择原则:高压、高温、大尺寸场合宜选用圆弧槽,低速场合宜选用树形槽,磨削粒子细小的场合宜选用多孔端面,非高温场合均可考虑选用T型槽。指出完善理论模型、强化回流效应、提高开启稳定性及提升T型槽稳态运行温度区间为双向旋转式非接触机械密封技术的发展方向。