基于变形补偿技术的斜轴泵柱塞密封结构研究

研究斜轴泵柱塞密封结构问题。柱塞缸筒副的间隙配合是影响斜轴泵容积效率的重要因素,利用薄壁金属在高压作用下的微小弹性变形,提出一种无活塞的新型柱塞密封结构,用于补偿密封间隙。运用有限元分析软件ANSYS和计算流体动力学软件FLUENT对密封结构进行流固耦合仿真,分析不同密封厚度在腔内交变压力作用下的径向变形,并与原活塞环结构的柱塞进行效率对比试验。结果表明,新型柱塞密封结构具有间隙自动补偿功能,能有效降低柱塞泄漏,改善偏心状态,提高斜轴泵的容积效率。     

一种液压缸变间隙密封结构及流场分析

传统的液压缸间隙密封，因其密封间隙恒定而存在压力升高泄漏随之增大的矛盾。为此，提出一种压力自适应型液压缸变间隙密封结构，在压力作用下活塞中部产生径向弹性变形从而改变密封间隙。基于弹性力学薄壳理论得到活塞径向变形公式，利用ANSYS有限元软件分析了变形区域宽度、厚度等因素对内泄漏和摩擦力特性的影响。结果表明，该密封结构的密封间隙能随压力改变而自适应地变化，从而有效地调节内泄漏，提升密封性能，为设计和制造提供了理论依据。     

考虑闭合效应的刷式密封泄漏特性研究

采用基于非线性Darcian多孔介质模型的Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的数值方法研究实验测量的零间隙和具有间隙的刷式密封在不同压比和转速下的泄漏特性,提出针对刷式密封闭合效应的间隙修正公式。考虑闭合效应后具有间隙的刷式密封泄漏量的预测结果与实验数据吻合,验证所建立刷式密封闭合效应修正模型的有效性。研究结果表明:刷丝束顶部与转轴间的间隙导致刷丝束内部压力降低且具有较为明显的径向压差,径向压差的存在导致刷丝束产生闭合效应,进而减小了刷式密封的有效密封间隙;闭合效应使得刷式密封有效间隙随着压比升高而减小,数值计算刷式密封泄漏特性时考虑闭合效应可以显著提高预测精度;在相同压比和转速下,具有间隙的刷式密封的泄漏量明显大于零间隙刷式密封的泄漏量;刷式密封的泄漏量随着压比的增大而增大;在所研究的转速范围内转速对刷式密封的泄漏特性的影响有限。     

旋转超声磨边机床设计与实验研究

为探究旋转超声磨边在瓷砖加工中的应用,使用ANSYS软件对旋转超声磨边机床的超声振子进行模态分析,发现谐振时工具头把纵向振动分解为纵向和径向振动.搭建了旋转超声磨边机床,包括旋转超声磨边主轴和四轴运动测试平台.并且使用机床研究了有无超声情况下主轴转速和进给速度对轴向磨削力的影响.结果表明:在瓷砖磨边过程中,低主轴转速下添加超声振动可减小轴向磨削力;不同进给速度下,旋转超声磨边的轴向磨削力比传统磨边小.     

液氮内喷式主轴迷宫密封结构变形对泄漏特性的影响

迷宫密封是保证旋转机械中定子与转子之间密封性能的关键结构.超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴采用迷宫密封对超低温介质进行密封,密封件承受非常大的温度载荷和应力载荷,会产生结构变形并影响密封性能.为研究超低温冷却加工机床液氮内喷式主轴内迷宫密封件在超低温环境下的结构变形对密封性能的影响规律,基于流体力学、传热学、弹性力学理...     

高速主轴离心膨胀及对轴承动态特性的影响

以高速主轴系统为对象,将主轴转子和轴承内圈分别等效为等截面梁和空心圆盘,计算离心力作用下主轴转子和轴承内圈的径向弹性变形,并分析主轴转子与轴承连接状态随转速升高的变化趋势。考虑旋转部件的离心膨胀变形,建立高速主轴轴承动力学模型并进行试验验证。在此基础上,研究离心效应对主轴轴承径向预紧状态的影响,揭示高速主轴轴承动态特性随转速的变化规律。研究结果表明,离心力引起的径向膨胀变形使滚动体与轴承内、外圈之间的接触角减小,接触力增加。主轴轴承的轴向刚度和径向刚度均随转速的升高而降低。轴承内圈的离心膨胀变形对轴承轴向刚度的影响可以忽略不计,而能在一定程度上提高轴承的径向刚度。     

高速高压间隙密封试验台设计方法研究与实践

对高压、高转速旋转条件下的间隙密封特性的试验方法进行理论分析,设计一种可对高压、高转速条件下的黏性流体在微小间隙中泄漏特性进行系统测量的综合性试验平台,并利用该试验平台系统研究密封柱直径、密封柱长度、密封间隙、密封腔压力、转动速度及润滑油黏度的影响。试验结果表明各项参数对泄漏量会产生不同程度的影响,且在不超过规定泄漏量的前提下,间隙密封是一种有效的密封方式,该试验台为高速旋转系统密封方式设计和改进提供了可靠的试验手段与方法。     

结构参数对贯通挡板袋型阻尼密封动力特性的影响

与迷宫密封不同，由于有轴向挡板的存在，贯通挡板袋型阻尼密封能提供较大的阻尼，成为抑制旋转机械系统振动的潜在的有效元件。为探究结构参数对该种密封动特性的影响，对扰动下的贯通挡板袋型阻尼密封-转子系统进行受力分析；选定若干组腔室深度、密封间隙、基本腔室宽度，建立数值仿真模型；利用CFD方法计算给定轴颈涡动下密封间隙和腔室中的流动情况，获得扰动作用下轴颈受到间隙气流的径向作用力，求得密封-转子系统8个动特性系数；分析该型阻尼密封的腔室深度、密封间隙、基本腔室宽度3种结构参数对其动特性系数的影响规律。结果表明：刚度系数中直接刚度为主导因素，且随腔室加宽加深单调增加；直接阻尼和交叉阻尼量级相仿，且较大的腔室深度和较小的密封间隙有利于取得较好的阻尼特性；通过选择尽可能深的腔室深度和尽可能小的密封间隙，以及恰当的密封宽度和齿数，可获得更好的密封动力特性。     

水力加压器组合密封结构设计及参数优化

为了提高水力加压器密封性能,设计一种由滑环与O形密封圈组成的组合密封;利用流体压力渗透载荷的加载方法对密封结构进行有限元仿真,得到单因素滑环结构参数对密封性能的影响规律;利用正交试验,分析多因数滑环结构参数综合作用对活塞密封性能的影响。研究结果表明:滑环沟槽底部厚度、滑环侧边宽度、滑环高度、活塞单边径向密封间隙对动密封面接触压力影响依次减弱,新型密封结构选择滑环高度6.5 mm、滑环侧边宽度2.65 mm、滑环沟槽底部的厚度0.7 mm、单边径向间隙0.25 mm时,其最大接触应力比常规O形密封圈结构提高了245%;新型密封结构中的动密封面接触应力比常规O形密封圈结构有了显著的提高,提高了水力加压器的密封性能。     

基于旋转超声的瓷砖磨边磨削力研究

针对传统瓷砖磨边中存在的工具损耗大、崩边严重,以及磨盘端面与工件平行时易对已加工表面造成二次破坏的问题,提出了一种磨盘端面与工件呈一定磨削角度的旋转超声磨边加工方法。利用搭建的旋转超声磨边试验装置和Kistler测力仪,对瓷砖与磨盘在不同磨削角与磨削高度时的磨削力变化情况进行了单因素试验研究,并用正交试验法研究了磨削角、磨削高度等试验变量对磨削力的影响程度。研究结果表明:磨削角对磨削力影响小,磨削高度对径向磨削力影响最为明显,各因素对磨削力的影响程度从大到小依次为进给速度、磨削深度、磨削高度、主轴转速、超声电流和磨削角。     

滚动活塞压缩机径向间隙泄漏特性试验研究

利用自主设计的径向间隙等效装置模拟滚动活塞压缩机的径向泄漏通道,在此基础上研究了压缩机主轴转速、活塞径向间隙值、润滑油黏度、径向间隙油膜密封长度等因素对径向间隙工质泄漏特性的影响。利用气体收集装置对等效装置径向间隙泄漏的气体进行收集,同时用高速摄影记录下收集装置里气泡的动态变化过程,并通过图像处理技术获取气泡的面积,进而转换得到气体的泄漏量。试验表明:径向间隙处的气体泄漏量与转速、油膜密封角、润滑油黏度等因素存在着负相关的变化规律,其中气体泄漏量对转速和油膜密封角的变化表现较为敏感,而对润滑油黏度的变化则反应最小;另外,气体泄漏量与径向间隙值呈现明显正相关的关系。     

可变间隙密封液压缸异质环结构活塞形变研究

间隙密封液压缸因响应速度快受到了广泛青睐,其最大的缺点是泄漏量较大。结合可变间隙密封液压缸原理设计了一种新型的异质环结构,利用活塞基体材料和异质环的材料弹性变形差异产生的径向变形凸起结构提升间隙密封液压缸密封性能。建立环形异质材料结构引起活塞弹性形变的数学模型,并对活塞-异质环模型进行数值仿真。基于等效夹杂原理(EIM)对异质环不同结构参数、分布参数和材料特性下的活塞径向形变量进行计算。结果表明,软质环形结构能使活塞表面产生凸起状变形,硬质材料的环形结构能使活塞表面产生凹陷变形;异质环的长度、厚度等参数能改变活塞径向的最大变形量和最大形变所在的位置;随着异质环埋布深度的增加,活塞的最大变形量会逐渐减小。合理设置异质环的结构和分布参数以及材料特性,能有效减小间隙密封液压缸活塞-缸筒间隙的大小,从而降低泄漏量。     

高温镶装式浮环密封的径向间隙研究

径向间隙对浮环密封性能至关重要,径向间隙过大导致泄漏量超标,径向间隙过小导致高温条件下浮环与转轴碰磨而失效。利用ANSYS Workbench分析软件,建立镶装式浮环密封数值计算模型,分析操作参数、结构和材料对径向间隙的变化规律。结果表明:镶装式浮环较之整体石墨浮环,更加有利于调整浮环密封的径向间隙;镶装式浮环密封的过盈量对径向间隙影响较小,但过盈量可以影响镶装环和石墨环的脱镶温度;选择较大线膨胀系数的镶装环和较小弹性模量的石墨环可以有效避免转轴与浮环碰磨。     

基于压力渗透载荷的蕾形密封特性分析及参数优化

为改善蕾形密封的密封性能,考虑介质压力渗透效应,利用有限元分析软件ANSYS研究安装工况及介质压力作用下蕾形密封的密封特性,以及运动速度、摩擦因数、几何参数对动密封性能的影响。研究表明:介质压力作用时,蕾形密封密封面接触压力主要由支撑部承担,密封圈不会被挤入密封间隙,具有较好的抗磨损、抗挤出特性;动密封工况下,外行程比内行程产生的接触压力更大,外行程接触压力随摩擦因数增大而增大,内行程则相反,运动速度对动密封性能影响较小。根据几何参数对密封性能的影响对其进行响应面优化,在满足密封要求的前提下降低了活塞杆表面的最大等效应力,降低了活塞杆因表面疲劳磨损而发生密封失效的风险。     

Y形活塞杆密封动静态性能分析及结构优化

为提高液压缸活塞杆用Y形密封的可靠性,研究其在动、静密封状态下的密封特性。通过有限元分析,研究Y形密封在不同工况下的受力、变形及主密封面接触压力分布规律。根据液压往复密封原理,研究不同介质压力下活塞杆密封在往复行程中的泄漏量的变化趋势。结果表明：Y形密封在安装工况下抵抗压力冲击的能力较弱;随着介质压力增大,Y形密封在静密封状态下的密封性能指数、动密封状态下的净泵回量均有所下降,防止泄漏的能力降低;高压工况下,Y形密封抗挤出能力降低,根部被挤入密封间隙,将出现咬伤现象导致密封系统失效。针对Y形密封工作过程中出现的咬伤问题,使用根部倒角的方法进行结构优化;利用中心设计方法建立以单个往复行程中的泄漏量为目标函数的响应面模型,对Y形密封进行结构优化。优化后的Y形密封在动、静密封状态下的密封性能得到提高,磨损速度、被咬伤的风险降低,提高了Y形密封的可靠性。     

动静压磨头偏心套主轴防水尘装置

一种密封结构,利用偏心法兰盘和主轴上的偏心套采取一样的偏心量,可保证主轴上的偏心套转动时偏心法兰盘可以和它同步转动,再利用密封圈对主轴上的偏心套进行轴向和径向随动密封,实现动静压磨头的密封.可以防止磨削液和砂尘进入磨头箱体,从而避免由于研伤动静压轴承或报废液压油而造成磨头的报废,保证了磨头的正常工作.     

双风冷外转子永磁同步电机不同动密封结构的传热特性

为加强基于定转子双风冷外转子永磁同步电机内部小间隙处密封性的同时保障间隙的散热性,在考虑旋转因素下,利用计算流体力学的方法对电机小间隙处不同迷宫密封结构在不同工况下的流场和传热特性进行数值模拟,通过对间隙处压力、速度的分析,探讨上下间隙处不同迷宫密封结构对电机整体密封性能以及定子侧壁面散热性的影响,并使用泄漏量和努塞尔数作为评价因子对其密封性能和散热性进行评估。结果表明：轴流风扇工况为吸风时更有利于提升电机密封性并同时保障间隙处散热性;在上下定转子间隙处添加迷宫密封的方式可以有效提高电机在双风冷系统下的密封性,且上下间隙处密封结构的压降总和越大,泄漏量越小;间隙处定子侧壁面的平均努塞尔数因迷宫密封的添加会有所下降,并且当来流温度低于壁温时其下降程度随密封结构阻流效果的增大而增大,高于壁温时随密封结构阻流效果、凹槽漩涡强度的减小而增大;相较于无密封结构,定子侧双凹槽结构在提高电机整体密封性的同时有效保障了间隙的散热性,研究结果为外转子永磁同步电机内部间隙处密封和散热结构的设计提供了参考。     

平行砂轮超声磨削刀柄设计与加工试验研究

针对目前超声磨削谐振系统中磨具尺寸较小的现状,提出了砂轮变幅器设计原理。设计了平行砂轮的纵弯谐振超声磨削主轴刀柄,由纵向振动变幅杆、横向弯曲振动平行砂轮、换能器、套筒、导电滑环、标准接口刀柄组成。通过阻抗分析、振幅测量实验,研究了超声磨削主轴刀柄的谐振特性。以磨削速度、进给速度和磨削深度为变量,完成了有无超声状态下Si Cp/Al复合材料单因素正交磨削加工试验。结果表明:超声磨削可以显著降低磨削力、降低表面粗糙度、提高零件表面质量。为进一步改善超声磨削刀柄结构、磨削工艺,提高加工效果提供了技术支持。     

加氢反应塔非标准双锥密封结构有限元分析

建立某加氢反应器平盖筒体非标准双锥环结构的有限元模型,分析预紧和正常操作工况下密封面的应力分布,并探讨其密封情况;研究径向间隙与垫片密封比压以及垫片应力的关系。结果表明,该非标准双锥环在预紧工况下能够实现初始的密封,在操作工况下能够保持良好的密封效果。垫片密封比压和垫片应力随着径向间隙的增大而增大,该非标准双锥密封按GB150 2011中给出的径向间隙取值范围可以实现良好的密封。     

轮缘密封布置对转静系内主流入侵的影响（英文）

本文中利用气热耦合的数值方法对不同轮缘密封结构下的涡轮盘腔内部的流动和传热特性开展数值研究。高半径位置处的径向间隙可以不但可以封锁主流入侵同时可以防止扫吹流直接进入主流通道。与简单的轴向间隙轮缘密封相比径向间隙的轮缘结构可以改善涡轮盘固体的温度场分布,并将封严效率提高约3%～10%。轴-径间隙轮缘密封保持了径向间隙的优势,并进一步减小了主流入侵对转静轮盘温度分布的负面影响。在轴-径间隙轮缘密封最小封严流量条件下,与轴向间隙轮缘密封对比,封严效率提高5.29%,气动效率提高1.8%。