基于似然函数筛选法的旋转轴唇形密封可靠性关键设计因素研究

基于油封的有限元和数值计算模型,分析油封的设计参数对其静态和动态密封可靠性的影响规律。将油封的初始安装过盈量、油侧唇角、空气侧唇角、腰厚、腰长、理论接触宽度、卡紧弹簧的弹性模量、油封主体橡胶的硬度8个设计参数的标准化数据作为输入向量,将油封唇口最大接触压力、泵吸率和摩擦扭矩的标准化数据作为输出向量,建立响应面模型,以输出向量方差得到各设计因素的似然函数值作为评判指标,确定各设计参数对油封密封可靠性的影响程度。结果表明:橡胶硬度、理论接触宽度、弹簧弹性模量、过盈量、腰长对油封动态密封可靠性的影响较显著,油封唇口最大接触压力对弹簧弹性模量、理论接触宽度、橡胶硬度、腰厚、油侧唇角较敏感。综合考虑旋转轴唇形油封的静态和动态可靠性,得到影响其可靠性的关键设计因素为理论接触宽度、弹簧弹性模量和橡胶硬度。

Y形组合密封的密封性能研究

应用ABAQUS软件建立YO组合密封的有限元模型,分别比较Y形组合密封与Y形密封、聚氨酯和丁腈橡胶2种材料的Y形组合密封,在密封区域的静态接触压力和Mises应力分布,分析O形圈截面直径对2种材料Y形组合密封性能的影响规律。结果表明:Y形组合密封在密封区域的接触压力和Mises应力均大于相同规格、材料的Y形圈,且外行程时Y形组合密封接触压力增大更明显,应力分布更均匀,验证了Y形组合密封的双重密封和改善根部抗撕裂的特性;在O形圈截面直径相同的情况下,聚氨酯组合密封外行程与内行程的最大接触压力差值远远高于丁腈橡胶组合密封,而丁腈橡胶组合密封Mises应力分布更均匀;随着O形圈截面直径的增大,聚氨酯组合密封的最大接触压力呈现先增大后减小的趋势,丁腈橡胶组合密封呈现逐渐减小的趋势,但两者的Mises应力均呈现逐渐增大的趋势,且丁腈橡胶组合密封增大更显著。研究结果为不同工作条件下密封件的选择提供了参考依据。

结构和材料参数对旋转轴唇形密封可靠性影响

基于流量因子统计学方法建立油封密封区域的混合润滑数值模型,利用有限元软件进行求解,分析结构和材料参数对油封密封可靠性的影响规律。结果表明:在研究的参数范围内,静态密封可靠性随腰厚、腰长、空气侧唇角、弹簧的弹性模量、橡胶硬度的增加而提高,随过盈量、油侧角和理论接触宽度的增大而减小;当过盈量为0.4~0.55 mmm、理论接触宽度为0.3~0.6 mm、油侧角为35°~50°、空气侧唇角为15°~30°、腰厚为1.0~1.3 mm、腰长为0.9~1.2 mm、弹簧模量为1 175~1 250 MPa,橡胶硬度为70HA~85HA时有利于油封可靠性的提高,且在此取值范围内,动态密封可靠性随过盈量、油侧唇角、橡胶材料硬度、腰厚和理论接触宽度的增加而增大,随弹簧弹性模量、腰长、空气侧唇角的增大而减小。

温度对组合型织构油封密封性能的影响

耦合流体力学、变形分析、接触力学、能量守恒方程和黏温黏压方程,建立具有表面组合型织构油封的密封区域混合润滑数值模型,研究温度对表面组合型织构油封密封性能的影响;通过有限差分法对数值方程离散求解,得到不同表面织构油封唇口的温度分布及不同转速下油封唇口的最高温度,对比分析温升对油封泵吸率、油膜厚度、摩擦扭矩等密封性能的影响。结果表明:油封最高温度位于唇尖处,无织构油封最高温度略高于织构油封,随着转速的增加,油封最高温度也都随之增加;织构的存在会引起油封泵吸率的增加和平均油膜厚度变大;随着温度的升高,油封泵吸率、摩擦扭矩、油膜厚度都会逐渐减小,油封密封性能明显下降,温度升高至一定程度,油封泵吸率会变为负值。

润滑条件下旋转轴唇形密封件磨损分析

将全局网络重构的有限元方法与润滑条件下的数值计算模型相结合,分析油封在润滑条件下的磨损过程中,唇口轮廓、接触压力、最大接触压力、泵吸率和摩擦扭矩等密封性能参数的变化趋势。模拟结果表明:油封磨损可以分为2个阶段,第一阶段为初期磨损阶段,该阶段唇口的磨损速率较大,最大接触压力也呈现较大的下降趋势;第二阶段为稳定磨损阶段,该阶段磨损速率较小,磨损量也较小,最大接触压力变化趋势趋于平缓;唇口轮廓的磨损程度随着磨损时间的增加而逐渐趋于平缓,并且空气侧的磨损程度比油侧更为严重;泵吸率呈现出先下降后上升的变化趋势,说明磨损会导致的唇尖材料损失,会引起油封密封性能的不稳定;摩擦扭矩由于受磨损导致的径向力和润滑油剪切作用相互变化的叠加影响,呈现上升的趋势。

基于田口法和响应曲面法的旋转唇密封可靠性分析

基于有限元分析软件Abaqus建立旋转唇密封模型,计算得到其静态接触压力和径向变形影响系数矩阵,然后通过油封数值计算模型计算得到其泵吸率;在工况一定的情况下,分析理论接触宽度、前唇角、后唇角、过盈量、腰厚结构参数对密封性能的影响,并应用田口实验法进行正交试验设计,以信噪比作为衡量泵吸率稳定性的指标,得到影响密封可靠性的最佳参数组合;应用响应曲面分析,得到油封的极限状态方程,并通过蒙特卡洛法计算基于结构参数的油封可靠度。结果表明:各结构参数对泵吸率的影响排序依次是理论接触宽度、前唇角、后唇角、过盈量、腰厚;所研究油封的密封可靠度为0.999 87。

表面微织构的组合设计及其对油封性能的影响

对油封表面微织构的形状进行组合设计,应用Abaqus仿真分析不同组合微织构油封的静态接触压力和变形影响矩阵;基于二维平均雷诺方程,建立考虑表面粗糙度以及唇口油膜空化现象影响的流体润滑模型,分析不同形状微织构对旋转油封密封性能的影响规律。结果表明:在相同工况下,相较于无织构油封,微织构对油封泵吸率以及油膜厚度提升较为显著,且组合型织构的提升效果优于单一三角形织构;三角形与半圆形组合织构对油封泵吸率的提升效果最佳,半圆形与方形组合织构对油封油膜厚度的提升为最佳。

旋转轴唇形密封的可持续设计研究

调研和确定旋转轴唇形密封的可持续标准,根据旋转轴唇形密封的具体结构和生产工艺,基于全生命周期评估(LCA)方法,通过定量和定性相结合的方法,计算和分析旋转轴唇形密封生命周期各阶段的能耗、碳排放、单位生产时间、成本等环境、社会和经济可持续指标,确定旋转轴唇形密封可持续改进策略:环境可持续侧重于使用阶段的能耗降低,社会可持续关注生产工艺创新,经济可持续聚焦于延寿设计。从延长使用寿命和优化运行时的摩擦状态2个方面,实施旋转轴唇形密封的可持续改进设计,分析宏观截面形状和尺寸、唇部的微观相貌、唇部材料对旋转轴唇形密封可持续性能的影响。结果表明:薄唇、微观织构和耐磨材料对降低旋转轴唇形密封的能耗和碳排放都具有积极作用,研究结果对提高旋转轴唇形密封的可持续性具有重要意义。

考虑温度时油封运行工况参数对其可靠性的影响

根据油封的能量守恒方程以及黏温方程,应用迭代求解,获得不同运行工况参数组合方案的油封唇口区域的温度分布;基于正交试验设计和响应曲面拟合,得到最大温度值和温度差值的油封运行工况极限状态函数,并依据转速、油压、摩擦因数、粗糙度的极限状态函数进行油封的可靠性以及可靠性灵敏度分析。结果表明:温度最大值是研究分析温度对油封可靠性影响的最佳指标;摩擦因数对温度最大值的影响敏感性最高;所研究范围内,粗糙度的均值增加,会使油封可靠度增加,转速、油压、摩擦因数的均值增加,均会降低油封的可靠度;随转速、油压、摩擦因数、粗糙度的方差增加,油封的可靠度均降低。

早期肠内营养干预联合连续护理对老年肌少症患者的实证研究

随着年龄的增长,全身骨骼肌肌肉生理功能减退的一种进行性老年综合征称为肌少症,主要表现为肌力下降和肌量减少[1]。这种老年综合征在老年人群中较为普遍,是导致老年人生理功能减退的重要原因。它不仅会增加老年人的住院率,而且会对他们的生活质量产生负面影响。老年患者机体能量吸收慢,易使患者出现营养不良,而营养不良可增加患者压疮、感染的风险,并影响患者康复[2]。因此,应加强老年肌少症患者早期营养干预。此外,通过采取连续护理,可保证患者住院期间及居家康复过程中均能够得到高质量的照护及健康指导[3]。为此,本次研究探讨早期肠内营养干预联合连续护理对老年肌少症患者简易营养状况筛查表(mini nutritional assessment,MNA)评分、生活质量评分及压疮发生率的影响。现报道如下。

京津冀地区工业区土壤中多环芳烃的污染特征、源解析及生物因子相关性

调查京津冀地区工业土壤污染的状况及其与土壤生物因子的相互关系,为后续环境监测及修复提供参考。在京津冀地区代表性工业园区采集土壤样品,分析其中半挥发有机污染和土壤生物状况。土壤采集点周边的工业产业涵盖了金属冶炼及压延加工业,石油加工业、炼焦及核燃料加工业,交通运输设备制造业,化学原料及化学制品制造业等北方地区典型重工业产业。结果表明,芘(Pyrene,Pyr)、荧蒽(Fluoranthene,Flu)、邻苯二甲酸二(2-二乙基己基)酯(Bis(2-diethylhexyl)Phthalate,DEHP)检出排名前3,分别有98.4%、98.4%、96.9%的点位浓度高于检出限,其最高质量分数分别为2.84、2.79、5.72 mg·kg^(-1)。土壤中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)以4-6环PAHs为主,∑16PAHs质量分数中位值为0.67 mg·kg^(-1),约有90.6%的样品中苯并[a]芘(Benzo[a]pyrene,BaP)的浓度高于检出限。荧蒽、芘、苯并[a]蒽(Benzo[a]anthracene,BaA)、䓛(Chrysene,Chr)、苯并[b]荧蒽(Benzo[b]fluoranthene,BbF)、苯并[k]荧蒽(Benzo[k]fluoranthene,BkF)、BaP对土壤中PAHs污染方差的贡献率高达52.9%。结合特征比值法与主成分分析法得出液体化石燃料燃烧产生的PAHs占土壤PAHs来源的79.7%。微生物量碳(Microbial Biomass Carbon,MBC)、微生物量氮(Microbial Biomass Nitrogen,MBN)在0-20 cm处与2-3环和∑16PAHs呈显著负相关(r=-0.4,P=0.023),在20-40 cm土壤中蔗糖酶活性与LMW-PAHs(r=0.51,P=0.006)和HMW-PAHs(r=0.53,P=0.005)呈显著正相关。研究成果可为评估土壤有机污染环境归趋提供依据。

Fe_(3)O_(4)@HBP-NH_(2)复合材料对水中重金属离子的选择性吸附

将Fe_(3)O_(4)@NH_(2)磁性粒子与端氨基超支化聚酰胺(HBP-NH2)通过亲核加成反应,制备Fe_(3)O_(4)@HBP-NH_(2)复合材料,分析了Fe_(3)O_(4)@HBP-NH_(2)对模拟废水中Pb^(2+)、Cd^(2+)和Cu^(2+)的吸附行为。研究结果表明,Fe_(3)O_(4)@HBP-NH_(2)复合材料已被成功制备,并且该材料仍然能够实现快速磁性分离。同时,吸附实验表明,当t=120 min、pH=4.5、T=55℃和Fe_(3)O_(4)@HBP-NH_(2)添加量为1.0 g/L时,Fe_(3)O_(4)@HBP-NH_(2)对Pb^(2+)、Cd^(2+)和Cu^(2+)的饱和吸附能力分别为203.6、109.9、93.9 mg/g,因此,Fe_(3)O_(4)@HBP-NH_(2)对Pb^(2+)具有更佳的吸附选择性,而且Langmuir方程更能描述该吸附等温过程;Fe_(3)O_(4)@HBP-NH_(2)复合材料对Pb^(2+)的吸附是吸热过程。另外,Cd^(2+)与Pb^(2+)的共存能够增强Fe_(3)O_(4)@HBP-NH_(2)对Pb^(2+)的吸附效果;而且,连续重复使用10次后发现,其对Pb^(2+)的去除率均大于60%。

油封正态分布结构参数的可靠性灵敏度分析

以油封的泵吸率为可靠性指标,将理论接触宽度、油侧唇角、空气侧唇角、过盈量和腰厚5种结构参数作为因子,泵吸率作为响应输出,运用正交试验法对油封性能进行分析;运用曲面响应法拟合泵吸率的极限方程,基于可靠性原理建立油封泵吸率的可靠性模型,运用二阶矩法和蒙特卡洛2种方法进行可靠性敏感度计算,分析呈正态分布的随机参数对均值的灵敏度和标准差的灵敏度。结果表明:2种计算方法的结果基本一致,基于均值的敏感度,对可靠度影响最大的是理论接触宽度,油侧唇角、空气侧唇角和过盈量对可靠度为正面影响;基于标准差的敏感度,过盈量的标准差对可靠度影响最大,5种结构参数的标准差均对可靠度有负面影响。

面向产品可持续设计的关键功能模块识别方法

为实现可持续产品的快速开发,提出了面向产品可持续设计的关键模块识别方法。将传统的顾客需求扩展为面向可持续的环境,经济,社会需求,基于质量功能配置的展开过程,将产品的可持续需求依次转换为产品的技术特性和功能模块,并确定面向产品可持续设计的关键功能模块。基于全生命周期分析,通过需求调研,获得质量功能配置的可持续环境需求输入,环境需求的权重根据生命周期阶段与环境要求标准和环境评价指标的敏感度及相关性分析,得到不同生命周期阶段对环境影响的贡献大小,并综合调研获取的重要度得到;经济和社会需求及其权重则是通过调研并集成层次性分析法、KANO模型获得。以带材纠偏控制系统的关键模块识别过程为例,验证了所提方法的可行性及合理性。

旋转轴唇形油封泵汲效应

基于旋转轴唇形油封的微观和宏观泵汲原理,应用流体动力学一维雷诺方程及油膜厚度表达式,假设唇口接触压力分布近似为三角形推导出泵汲率方程,计算分析了安装相关参数(接触宽度、抱轴力)、结构参数(油侧唇角、空气侧唇角)及运行参数(转速)等对泵汲率和密封性能的影响.结果表明,优化前和优化后2种油封模型的泵汲率均大于0,满足密封要求.抱轴力一定时,接触宽度增加,泵汲率增加;接触宽度不变时,随抱轴力的增加,油封唇口摩擦扭矩增大,泵汲率逐渐变小,但变化幅度不大.空气侧唇角不变时,随着油侧唇角增加,2种油封的泵汲率均显著增加;油侧唇角一定时,空气侧唇角增加,泵汲率逐渐减小.随着转速增大,唇口动压效应增强,泵汲率随之增大.2种油封相比较,优化后油封明显具有更好的泵汲效应和密封性能.

热带海温影响我国南方冬季降水年际变化的年代际差异及其成因

利用中国740个站逐月降水资料、NOAA月平均海表温度资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用统计学方法分析了近50 a(1961/1962至2010/2011年冬季)海温异常对我国南方冬季降水年际变化影响的年代际差异及其成因。结果表明:(1)中国冬季降水大致位于长江以南的我国南方地区,降水年际变化较强。1987年后,在El Nino年中国南方冬季降水偏多。(2)中国南方冬季降水与赤道中东太平洋海温异常以及海洋性大陆西部海温异常密切相关。但相关性存在年代际差异:1987年之前,主要与海洋性大陆西部海温异常相关;1987年之后,主要与赤道中东太平洋海温异常密切相关,海洋性大陆西部海温异常次之。(3)1987年之前,海洋性大陆西部海温通过影响东亚环流形势和水汽条件影响我国南方降水;在1988年之后,海洋性大陆的影响趋于减弱,而赤道中东太平洋海温异常通过改变水汽条件影响我国南方冬季降水强度。

基于正交试验的旋转轴唇形密封可靠性影响因素研究

为探讨多因素相互作用对油封可靠性的影响,以某减速器中输入轴与轴承端盖间的油封为研究对象,基于有限元软件获得不同结构参数时油封的静态压力分布曲线和影响系数矩阵,并将分析结果集成到油封的混合数值计算模型,分析并计算油侧唇角、空气侧唇角、理论接触宽度、过盈量、弹簧劲度系数、腰厚、腰长7个结构参数对油封泵送率和摩擦扭矩值的影响;将油封的7个结构参数作为变量因素,以油封泵送率和摩擦扭矩作为响应目标进行正交试验,研究各结构参数对油封密封可靠性的灵敏性。结果表明:各因素对油封泵送率敏感性影响程度由大到小依次为油侧唇角、理论接触宽度、空气侧唇角、腰厚、过盈量、腰长、弹簧劲度系数,各因素对摩擦扭矩的敏感性影响程度由大到小依次为油侧唇角、理论接触宽度、腰厚、弹簧劲度系数、过盈量、空气侧唇角、腰长,表明油侧唇角和理论接触宽度是影响油封可靠性的最主要因素。确定油封参数的最优组合,油封优化后的摩擦扭矩比优化前的更低,因而能够减少油封工作时的摩擦生热量,从而延长油封的使用寿命。

三种结构封隔器胶筒变形稳定性对比研究

建立封隔器胶筒的有限元分析模型,模拟圆筒型、梯形环槽型、半圆环槽胶筒型3种不同类型胶筒的变形过程,对不同类型的胶筒在约束变形阶段的稳定性进行分析;提出通过仿真数据判断胶筒稳定性的方法,对比3种不同类型胶筒的稳定变形过程。结果表明:随着高径比的增加,3种不同结构的胶筒均会出现不稳定变形的现象;拥有支撑环的胶筒(梯形环槽型、半圆环槽胶筒)比圆筒型胶筒更容易出现不稳定变形,其中,半圆环槽型胶筒所需的稳定变形载荷比梯形的更大;材料差异对稳定变形载荷的变化趋势影响较小,仅对3种胶筒达到稳定变形的载荷值有影响。

不同大西洋经圈翻转环流平均强度下中国气候的年代际响应特征

基于美国大气研究中心的CCSM3(Community Climate System Model version 3)模式,对淡水扰动试验中不同大西洋经圈翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)平均强度下,中国气候的年代际响应特征进行研究。结果表明:在年代际尺度上,中国区域地表气温和降水强度变化与AMOC强度变化的关系紧密,然而,不同平均强度下,中国气候的年代际响应特征不同。高平均强度下,中国区域地表气温升高,中国北部降水增多、南部降水减少;低平均强度下,则反之。不同平均强度下,中国区域年平均地表气温和降水EOF第一特征向量的空间分布存在显著差异:高平均强度下,地表气温呈现中国全区域一致的分布型,降水呈现自北向南的“-+-”型的雨带分布;低平均强度下,地表气温呈现中国区域南北反相的偶极子分布型,降水呈现自北向南的“-+”型的雨带分布。与低平均强度相比,在高平均强度下,EOF第一模态的时间系数的年代际变化尺度均更长。

油封唇口温度变化对密封性能的影响

基于流量因子统计学方法建立油封唇口的混合流体润滑模型,耦合油封的能量守恒方程及黏温方程,通过迭代求解获得油封唇口的温度分布、不同转速下油封唇口的最高温度及温差变化情况;对比分析考虑和不考虑温差情况下油封各项密封性能。结果表明:随着转速的增大,唇口最高温度线性递增,而唇口温差先增大后减小;油封工作时,唇口区域的温度先迅速升高后下降,越靠近唇尖的位置温度越高;与不考虑温度的情况比较,考虑温度变化的影响时密封区域的油膜厚度减小,油膜承载力下降,不利于密封。