压裂泵往复密封性能及机理研究

根据流体动压润滑理论，对压裂泵柱塞密封摩擦副的润滑机理进行了理论分析。在排出和吸入行程，柱塞密封摩擦副均能满足流体动压润滑的条件，即在柱塞与密封界面上能形成并保持一定厚度的油膜润滑密封，从而达到减小摩擦提高寿命的目的；建立了摩擦界面油膜厚度和泄漏量的计算公式。利用有限元法理论，对密封圈的压力沿轴向的分布规律、泄漏量与压力变化关系进行了模拟计算。对往复密封圈沿轴向压力分布、泄漏量随压力变化进行了测试；试验结果表明，建立的计算模型具有较高的计算精度，揭示了压裂泵的密封机理。     

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。     

机械密封动环变形对端面温度场的影响

在合理的假设条件下,考虑到液膜对动环的热量分配系数,基于液体润滑非接触机械密封稳态传热模型,利用ANSYS软件分别对动环变形前后温度场进行计算,得出动环端面温度分布规律,并分析主轴转速、变形角β、液膜厚度、密封环导热系数等参数对温度场的影响。分析结果表明:变形后温度要明显高于变形前温度;动环的高温区出现在内径处;主轴转速、材料的导热系数对动环端面温度有较大影响。     

外加压凹槽式机械密封热分析

用ANSYS软件建立外加压凹槽式静压型机械密封的有限元分析模型,求解并分析动、静环在稳定运行过程中的温度场。利用热实体单元,添加位移约束,并引入温度场的计算结果计算密封动、静环的热应力和热变形,分析其影响因素。结果表明,动、静环密封端面在靠近内径处均产生高温,静环凹槽根部温度梯度最大;静环在内径处变形量最大而动环变形量最大处则距内径为6.5 mm(即凹槽的内侧)。     

干气密封发展概况及其特性分析

干气密封可分为动压型干气密封和静压型干气密封两大类.动压型干气密封受密封件主轴转速的影响,主要应用于高速机械,而静压型干气密封受密封件主轴转速的影响不大,可应用于低速场合.文章综合评述了千气密封的发展概况,分析其存在的问题,重,点介绍了动压型干气密封和静压型干气密封的工作原理、密封结构图及其应用场合,最后指出动、静压型干气密封进一步的研究方向.     

基于宽容分层序列法的机载控制台拓扑优化设计

基于拓扑优化的宽容分层序列法理论,在Hyper Work软件平台对机载控制台下台体进行概念设计阶段的拓扑优化。以下台体刚度最大为优化目标,以单元密度为设计变量,体积分数为约束条件进行拓扑优化获得初步结果,然后增加设计宽容值重新建立拓扑优化设计空间,并以下台体第1阶频率为优化目标,以体积分数和频率响应位移作为约束条件进行第2次拓扑优化。经过多目标拓扑优化所得模型,材料密度分布均匀,拓扑结构清晰。局部调整拓扑优化布局结果并采用参数化建模技术获得控制台台架的概念设计模型,为后续机载控制台的结构灵敏度分析提供依据。     

大轴径离心压缩机磁流体密封传热特性研究

高温会降低磁流体饱和磁化强度,造成永磁铁退磁,影响磁流体密封装置的可靠性及稳定性。为探讨磁流体密封装置传热特性,以大轴径离心压缩机磁流体密封为研究对象,同时考虑磁流体摩擦热和轴承摩擦热对磁流体密封装置传热特性的影响,利用有限元数值计算与磁流体、轴承摩擦功耗理论分析相结合的方法,研究磁流体密封装置温度分布规律,分析齿宽、密封间隙和转速对永磁铁和磁流体最高稳态温度的影响,并确定相关工况所需冷却液质量流率。结果表明：由于轴径尺寸较大,表面线速度高,磁流体黏性摩擦热及轴承摩擦热对密封装置传热特性有显著影响,在无冷却工况下,密封装置最高温度超过磁流体和永磁铁的极限使用温度,需通过强制对流换热的方式进行降温处理;永磁铁及磁流体最高稳态温度随着齿宽增加而升高,随着密封间隙增加而减小;随着转速的增加,永磁铁及磁流体最高稳态温度升高,且转速越大,相同转速梯度差之间的温度差越大。     

基于Pro/E的干气密封参数化建模研究

为了提高干气密封的设计效率,丰富设计结果的信息量,以Pro/E软件为平台,研究了一种干气密封参数化模型的实现方法。对每个零件设置参数,并建立参数和模型尺寸之间的关系,利用尺寸驱动技术,通过程序对模型参数的输入进行控制,实现了干气密封模型的参数化设计。并以轴套为例,给出了具体的设计过程。通过使用参数化模型设计,可大幅提高设计效率、缩短设计周期,提高整个设计过程的自动化程度。     

钻井液振动筛动态特性研究

随着现代设计方法的广泛运用，对振动筛进行动态特性分析，用动态设计取代静态设计已成为现代振动筛设计发展的必然趋势。振动筛是由多个零件组成的复杂组合结构，仅对个别零部件进行分析，无法全面反映振动筛整体的性能，特别是在动态分析中，各零部件之间结合部的接触参数对动态性能的解析计算精度影响很大。文章采用用户自定义矩阵单元来处理筛箱结合部位的接触问题，在商品化软件Pro/Mechanica、ANSYS平台上建立了筛箱的有限元模型，并对其进行动态特性分析，获得了筛箱低阶固有频率与模态振型，找出了筛箱在额定载荷作用下各部位的动态应力分布规律。分析表明，筛箱结构设计合理，且在设计工况下，动态强度满足要求，为该筛的改进设计及后续筛箱动态强度的试验研究提供了必要的依据。     

干气密封热变形影响因素分析

热变形是影响干气密封性能、使用寿命及密封失效的主要原因之一.以某合成气压缩机T型槽干气密封稳态时动环的热变形分析为例,基于有限元分析软件ANSYS,详细研究了工况参数、材料参数、几何参教等对密封环热变形的影响.数值模拟结果表明:低速工况下密封环热变形较小,约束条件和几何形状对密封环端面热变形曲度影响更为显著,几何参数对密封环端面变形影响比材料参数更大;并得出了各因素对密封端面热变形量和热变形锥度影响的因次顺序.分析结果对于密封环变形的控制、密封设计及优化具有指导意义.