精密磨床转台静压轴承的强健化设计

针对精密磨床转台静压轴承性能仿真数据与其回转精度实测数据不一致的问题,为提高转台静压轴承的设计水平,提出了静压轴承的强健化设计方法。该方法考虑了轴承结构参数在轴承全生命周期内的变化,分析了半径间隙、油腔尺寸、节流比及润滑油黏度在设计、加工、装配和服役4个阶段的变化规律,重点研究了半径间隙在各阶段对轴承性能造成的影响,给出了转台静压轴承的强健化设计流程。通过一个径向轴承的设计实例对该强健化设计方法进行了说明,并将设计结果与传统设计进行了对比。对比的指标是轴承在4个阶段的刚度、承载力和温升,这3个指标对轴承回转精度有直接影响。研究表明：进行强健化设计后,在生命周期内静压轴承的刚度和承载力的变化量为10%~27%,温度的变化量为0.5%~1.6%,较传统设计更能保证转台回转精度的稳定。     

动静压机械密封的结构设计及端面槽型优化研究

针对液体火箭发动机机械密封的二次利用问题,为避免碰磨进行了动静压机械密封的结构设计及端面槽型优化研究.采用动压和静压联合工作的原理,设计了动静压机械密封结构,并对静环节流孔及动环动压槽进行了重点设计;基于流体力学方程求解了静环的开启力及泄漏量,通过课题组已有机械密封计算软件计算了动环的开启力及泄漏量等指标;针对外螺旋槽内人字槽的组合槽型,采用正交试验的方法对槽型进行了优化,选定了最优槽型方案,该槽型优化方案的开启力为8.2 kN,泄漏量为0.66 mL/s,在保证泄漏量的前提下可以获得更大的开启力.研究结果表明,采用动静压形式的机械密封在工作中可有效减少磨损,保证泄漏量较小,满足二次利用的要求.该研究成果也可为其他高速旋转机械的机械密封结构优化提供参考.     

火箭发动机涡轮泵机械密封结构与工艺的一体化设计研究

火箭发动机涡轮泵机械密封是一类典型的高参数机械密封,在高速、高压等极端工况下工作,其设计研究较普通机械密封更为重要。为解决涡轮泵机械密封结构设计与制造工艺相互分离的问题,提出了结构与工艺的一体化设计方法。该方法基于公理化设计理论,以结构设计和工艺实现为功能需求,对涡轮泵机械密封的研制过程进行功能分解,获得了结构工艺的一体化设计流程。以某火箭发动机涡轮泵机械密封静环的设计为例,对一体化设计流程进行了验证,并重点分析了静环石墨的选型及其与基体材料的相容性问题。该研究有助于提高机械密封的设计水平,还可为其他高参数机械产品的研制提供参考。