大型土工离心机磁流体密封结构性能研究

大型土工离心机由于主轴轴径大、线速度高,使得现有磁流体密封结构很难满足安装、发热等要求。设计一种新型剖分式磁流体密封装置,利用有限元数值分析方法研究剖分式结构变形、极靴组件结构参数对密封性能的影响及密封装置温度分布,考虑实际加工能力,运用正交试验对结构参数进行优选。结果表明:结构参数对密封性能的影响程度由大到小依次为密封间隙、永磁铁高度、永磁铁宽度、槽宽、齿宽、齿高;优化后密封装置的各结构参数分别为密封间隙0.5 mm、齿宽2 mm、齿高2 mm、槽宽2.8 mm,永磁铁宽度11 mm、永磁铁高度22 mm;优化后的密封压力值为0.97 MPa,高于未优化前的0.54 MPa,同时高于工况要求的0.1 MPa;大轴径磁流体密封在工作时,存在轴套积热问题,需要在轴套部位开设冷却腔。

超低温结晶器磁流体密封设计及仿真优化分析

针对传统密封应用在结晶器时存在泄漏及磨损等难题,以连续冷冻结晶器为研究对象,设计一种带有升温功能的新型磁流体密封装置。通过有限元软件对磁场及温度场进行分析,得到关键参数对密封耐压值的影响;采用正交实验法对参数进行优化,并采用控制变量法分析不同热水质量流率及密封间隙对磁流体温度的影响。结果表明:结构参数对密封性能的影响程度依次为:密封间隙>永磁体高度>永磁体宽度>槽宽>齿宽>齿高;优化后各结构参数为密封间隙0.3mm、极齿宽度1.2mm、槽宽3.6mm、极齿高度3.2mm时,密封耐压值为0.503MPa,高于优化前的0.384MPa;由于工况温度较低,为保障磁流体密封正常工作,需通入质量流率大于0.1kg/s的常温水。

离心压缩机磁流体密封设计及优化分析

针对现有密封方式难以解决离心压缩机旋转主轴线速度高所引发的密封困难问题,设计一种带有降温和降压功能的新型磁流体密封装置,基于磁流体运动方程建立考虑离心力影响的磁流体旋转动密封耐压计算公式,利用有限元数值分析方法研究该密封装置密封间隙内磁感应强度分布规律,分析各结构参数对密封性能的影响,运用正交试验和响应曲面优化方法对关键结构参数进行优化设计。结果表明:当转轴线速度较高时,离心力对密封性能有显著影响;密封压力值随着永磁铁厚度和永磁铁宽度的增加,先增加后趋于平稳,随着密封间隙的增加而降低,随着齿宽、齿高和槽宽增加,先增加后减小,各参数对密封性能的影响程度由大到小依次为密封间隙、齿宽、槽宽、永磁铁宽度、齿高、永磁铁厚度;优化后磁流体密封的结构参数为密封间隙0.1 mm、极齿宽度1.274 mm、齿高1.8 mm、槽宽2.236 mm、永磁铁厚度7 mm、永磁铁宽度20 mm;优化后密封压力值为0.721 MPa,远高于工况要求密封压力值。

测试质量锁紧机构的力封闭分析及夹持力优化

测试质量锁紧机构是引力波探测器的重要部件之一,但是基于力封闭理论分析锁紧机构鲜有报道,本文从力封闭的角度对锁紧机构进行分析,为锁紧机构的设计及后续的研究提供理论支持和参考。根据力螺旋理论,建立了顶杆与测试质量的抓持矩阵,采用力封闭原理分析稳定夹持时接触力与测试质量所受外力的关系;通过对夹持质量指标的分析,得到最优的接触点位置,验证锁紧机构的可靠性;将夹持力优化问题转化为求解非线性规划问题,采用MATLAB软件中的fmincon函数对接触力进行优化,得到最优的夹持力,并通过ANSYS Workbench软件进行有限元分析,得到测试质量最大变形量为0.4μm,满足设计要求。

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。

柱塞泵用磁流体密封设计及优化

针对传统密封方式应用于往复密封存在磨损和泄漏的问题,以立式柱塞泵为研究对象,设计一种带有斯特密封的新型磁流体密封装置。利用有限元数值分析软件获得磁流体密封件间隙内磁感应强度分布,计算其理论耐压值,分析密封间隙、齿宽、齿高、槽宽等关键参数对密封压力值的影响,并运用响应曲面优化方法对其进行优化设计。结果表明:初设密封装置理论耐压值为0.483 MPa;密封压力值与密封间隙成反比,密封压力值随着齿宽、齿高、槽宽的增大先增大后减小。优化后各结构参数分别为密封间隙0.2 mm,齿宽0.627 mm,齿高1.01 mm,槽宽1.84 mm时,理论密封压力值为0.529 MPa,相比优化前提升了9.5%,且远高于实际应用密封压力值。

干气密封启动过程研究

为了深入研究干气密封启动过程,提高密封启动稳定性,基于N-S方程、Lam inar模型和SIMPLEC算法,在动环转速和端面压差变化的多种情况下,对干气密封端面流场进行了数值模拟,重点考察了端面开启力的构成及变化情况。数值结果表明,在密封启动过程中,转速上升到一定数值后,端面才能脱开,而流体动压力是影响端面脱开的主要因素,在脱开前两端面间存在严重摩擦和磨损,会对端面造成破坏。针对此提出研究一种能减小或消除启动过程中端面接触时间的新型密封。

机械密封端面接触状态测控技术

介绍了目前常用来描述端面接触情况的状态参量,探讨了端面间隙、温度及声波常用的测量方法,重点分析了主动式超声波检测方法,并对机械密封端面接触状态测控技术的研究状况进行了总结。

基于SPCE061A的语音识别系统的研究

提出了一种基于SPCE061A的语音识别系统,具体分析了其基本原理和主要构成,并对识别方式和程序设计进行了讨论。其语音样本的训练、被识别语音数据的采集及相关处理以及识别结果的输出等都是靠调用库函数来完成。最后,对实验数据进行了分析。

静压干气密封端面流场数值模拟

为了提高静压干气密封的性能,基于N-S方程、层流模型、SIMPLEC算法,在节流孔直径和端面间隙变化的情况下,对静压干气密封流场进行数值模拟,重点考察了端面气膜压力及开启力的变化情况.数值结果表明:密封气在流经节流孔后形成显著的压力降,该压力降的大小会随端面间隙增大而增大,随节流孔径增大而减小.端面压力在均压浅槽区中心附近最高,向四周逐渐下降,在均压浅槽区边沿附近,压力梯度较大.开启力总体随间隙增大而减小,极小值接近于0.当端面间隙在5～12μm范围内,开启力随间隙增大而迅速减小,端面气膜具有很大的刚度.较小的节流孔直径可在小端面间隙条件下获得更大的气膜刚度.根据计算数据,对某轴径为30mm的反应釜搅拌器轴端密封,在转速为50～300 r/min范围内成功进行了台架实验,重点对泄漏量和端面磨损状况进行了监测,结果表明密封实现了稳定的非接触式运转.

干气密封端面平衡间隙的研究

为了确定干气密封端面平衡间隙的数值,基于N-S方程、层流模型、SIMPLEC算法,对干气密封端面流场进行数值模拟,获得端面气膜开启力的数值。将开启力和闭合力变化曲线同时绘出,两曲线交点所对应的端面间隙即为该干气密封的端面平衡间隙值。以某泵用干气密封为例,介绍了闭合力和开启力的计算,确定出该干气密封的端面平衡间隙。结果表明,干气密封端面平衡间隙值应取在开启力随间隙变化幅度较大的小间隙区域,且端面平衡间隙应在泄漏量不超标的前提下,尽量取得大一些,使密封端面接触和摩擦可能性和程度降到最低,从而提升干气密封运行稳定性。

CCD测量误差的研究

为了提高CCD的测量精度,对CCD的测量误差进行了深入分析。以单CCD和双CCD错排,对直径为5.000mm、8.000mm、12.000mm的三个标准杆件直径的测量数据为基础,对CCD测量误差的大小及其影响因素展开研究,重点对测量误差、像素间距间的关系进行了深入分析。对N个像素间距为H的CCD错排进行测量,其最大误差减小为H/N,当被测对象大小刚好是像素间距的整数倍时,测量值以很高的机率靠近真实值,检测零件尺寸时,在极值处分别设置一列CCD像素,调整零件极值刚好位于CCD两相邻像素的中间,能准确地判别零件的合格性。

干气密封端面流场的数值模拟

为深入了解干气密封的端面流场特性,提高其运行稳定性,基于Navier-Stokes方程、层流模型和SIMPLEC算法,对干气密封端面流场进行了数值模拟,考察了不同端面间隙和转速情况下端面气膜压力分布和开启力情况.数值模拟结果表明,端面气膜压力总是在槽坝交界处产生较大变化,在气体流出的槽坝交界处产生流体动压,在气体流入的槽坝交界处局部存在负压;流体动压效应随端面间隙增大迅速减弱,在间隙较小(约小于3μm)时动压效应显著;进出口压力差的存在将提高密封端面的气膜开启力和刚度;增大正压区域的同时减小负压区域,可提高端面开启力和气膜刚度,从而提高密封的稳定性.

提高CCD测量精度的方法研究

为了大幅提高CCD的测量精度,提出了一种全新的CCD使用方法。该方法是将像素间距为H的CCD器件的像素行沿与被测边缘垂直方向成一定角度α来进行摆放。此时,单线阵CCD的最大测量误差减小为H×cosα,N个线阵CCD等距错排并以α角度斜放,最大测量误差将减小为(Hcosα)/N,当列间距为h的面阵CCD沿被测对象轴向斜放时,最大测量误差减小为h×sinα。分别采用单CCD和双CCD,对直径为5.000,8.000和12.000mm的三个标准杆件的直径进行了测量。结果表明,双CCD斜放,可获得更高的测量精度。该方法可从理论上彻底打破CCD像素间距的限制,并使CCD的测量精度大幅度地提高,进一步拓展CCD的应用范围。

干气密封端面气膜压力及开启力的数值模拟

为了全面了解干气密封端面流场特性,基于N-S方程、层流模型、SIMPLEC算法,在端面间隙和转速的多种变化情况下,对干气密封端面流场进行数值模拟,重点考察了端面气膜压力及开启力的变化情况.数值结果表明,端面气膜压力总是在槽台交界处产生较大变化,在气体流出的槽台交界处产生流体动压力,而在气体流入的槽台交界处存在局部负压区域,会削弱端面开启力和气膜刚度.通过合理设计槽形,增大正压区域的同时减小负压区域,可提高端面开启力和气膜刚度.对比分析表明,通过优化槽形可大大提高端面开启力和气膜刚度,使密封更稳定.

三维建模技术与工程制图

对工程制图和三维建模技术的地位和作用进行了对比 ,指出了平面工程图样在制造过程中的应用将逐渐被三维模型所代替 ,但正投影法的基本思想仍将是进行三维建模的基础。

干气密封启停端面脱开概念的提出及理论研究

提出了干气密封启停端面脱开的概念 ,从理论上介绍了两种脱开方案 ,分别对其优缺点进行了分析 ,同时 ,对端面脱开进行了简单计算。最后 。

一种提高CCD测量精度的新方法

从改变CCD测量系统硬件构成出发 ,提出了一种提高CCD边缘测量精度的新方法。其实质是用光学方法将输入图像进行展宽 ,使CCD能够获得更多的边缘信息 ,再用数学方法对其进行处理 。

径向直线槽干气密封端面流场数值模拟

对径向直线槽干气密封端面流场进行了数值模拟 ,重点对端面压力分布进行了分析。结果表明 ,在气体流入 (出 )的槽台交界处压力达到负 (正 )峰值 ,适当的端面结构能在端面间形成使两端面分离的开启力。从端面开启力大小和泄漏量来看 。

干气密封启停端面脱开方案研究

提出了干气密封启停端面脱开的概念 ,从理论上介绍了三种脱开方案 ,分别对其优缺点进行了分析 ,同时 ,对端面脱开进行了简单计算及实验研究。最后 。