STUDY ON RECIPROCATING SEALS FOR A LARGER DIAMETER AXIAL PISTON

Sealing performance of the reciprocating seals on a larger diameter (100 mmin diameter) axial piston is theoretically investigated. Based on the characteristics of theclearance flow between the seal and the piston, reasonable boundary conditions for Navier-Stokesequations are determined and the equations are modified, so that the final equations can describethe real flow state of the clearance flow. Through combining the final equations with finite elementmethod, the pressure distributions within the clearance field during the reciprocating motion ofthe piston and the leakage rate with the pressure are studied. The deflections of the seal whichaffect sealing performance are calculated as well. Sealing performance of piston seals using oil asthe working liquid is compared with using water. It is concluded that the seal using water as theworking liquid is under dry friction, which cannot be dealt with the theory of fluid mechanics. Theseal structure is only acceptable using oil as the working liquid..

间隙密封被动活塞式气体流量标准装置量值溯源方法

间隙密封被动活塞式气体流量标准装置具有操作简单、测量效率高、无水银密封、易于携带和具有自动温压补偿功能等优点,在气体微小流量测量中广泛使用。被动活塞的上下往复运动对测量管路内的压力会产生波动,直接用流量测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行量值溯源还存在一些困难。针对这一情况,提出了一种利用几何测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行量值溯源的新方法,对几何测量溯源法进行了不确定度评估,并与国外相关机构进行了比对验证。结果表明,利用几何测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行溯源的方法是可行的。

水泥环破碎器矩形异形活塞密封性能分析

针对传统圆柱形液压活塞承载力不足问题,提出一种矩形异形活塞,研究其在不同工况下的密封性能。基于Abaqus软件建立异形活塞有限元模型,研究介质压力、密封间隙、活塞运动状态以及摩擦因数对密封性能的影响,并分析异形密封环不同位置处的应力分布和翻转情况。结果显示:静密封时,介质压力越大,密封环的最大Mises应力和最大接触应力越大;密封间隙越小,最大Mises应力与最大接触应力越大;相比静密封,内行程过程中最大Mises应力和最大接触应力都有明显增加,且随摩擦因数增加而增加,而外行程中最大Mises应力和最大接触应力相比静密封差异较小;各工况下应力最大值均出现在密封环圆弧段;在活塞运动过程中密封圈并未发生翻转,只是存在位置的平移情况。研究结果证明了异形活塞的可行性以及良好的密封性能,为活塞结构设计与优化提供了依据。

间隙密封高频往复运动活塞偏移特性研究

在间隙密封下的高频往复运动活塞组成的热力机械中,活塞平衡位置发生偏移的现象称为活塞偏移现象,这一现象普遍存在。对于线性压缩机和自由活塞斯特林发电机,活塞偏移将导致板簧容易断裂、输出效率下降甚至发生撞缸等严重后果。为研究间隙密封活塞偏移的内部机制以及其影响因素,建立间隙流场的流动泄漏模型,并通过数值模拟验证模型准确性。以百瓦级自由活塞斯特林发电机活塞的密封结构为研究对象,建立热力学和动力学耦合模型,分析间隙和外力对活塞偏移的影响规律。研究表明:一个周期内通过间隙的净泄漏量大于0是导致间隙密封活塞发生偏移的根本原因;在一定条件下,间隙和外力越大,活塞偏移越明显。

缸筒温度对聚氨酯活塞摩擦磨损影响规律试验研究

活塞是链式喷浆机的重要组成部分,也是链式喷浆机安全、可靠、高效生产的关键,因此,开展活塞磨损性能研究是提高其可靠性及安全性的重要基础,为分析温度对活塞-缸筒摩擦磨损性能的影响,选用聚氨酯材质的活塞和缸筒进行摩擦磨损试验,模拟喷浆机中活塞-缸筒的实际运行情况,利用压力变送器、电子天平、徕卡显微镜对活塞-缸筒间的密封情况、活塞的磨损量以及表面磨损形貌进行分析检测,从而得到了不同温度对活塞磨损性能的影响情况,并探讨了磨损机制。试验结果表明:活塞-缸筒间的密封性能随磨损温度的增加而下降,但当温度超过40℃时,密封性能相对上升;随着温度的升高,磨损量逐渐增加,活塞表面磨痕宽度与深度逐渐增大,即温度越高,磨损越严重,磨损表面的粗糙度越大,活塞表面形貌磨损越剧烈,活塞表面非正常磨损逐渐增加。该试验研究温度对活塞磨损行为的影响,以期为聚氨酯活塞在温度变化下的摩擦磨损相关研究提供试验参考,该研究对提高链式喷浆机可靠性具有重要意义。

微型井眼减摩型扭转加压工具的设计研究

为了减少微型井口开采中钻头工具失效的事故,设计研发一款新型的水力加压器,改良现有加压器的结构。新型水力加压器主要由上接头、球阀、液缸、一级活塞、二级活塞、活塞缸和下接头等构成,该液力加压器通过加入浮动式活塞缸的方式,不仅起到改善密封效果的作用,同时能增加水力加压器的工作行程,提高钻井效率。该密封结构能一定程度上延长液力加压器使用期限。新型水力加压器能解决目前存在的施力困难、摩擦力较大、钻井振动强烈、钻井困难等问题。

电力液压系统中的密封摩擦特性分析与优化

随着电力液压系统中发动机的快速发展,活塞组件面临着越来越苛刻的工作环境。为了降低发动机活塞组的摩擦损失功,提高电力液压系统的工作效率,通过对电力液压系统中活塞环组密封摩擦特性影响因素进行分析,再通过正交试验对实验进行优化,分析不同环组配合下的曲轴偏置、活塞销偏置、配缸间隙和活塞中凸点高度等因素对密封和摩擦特性的影响规律。实验结果表明,曲轴偏置是对摩擦损失功最主要的影响因素,配缸间隙是对窜气量最主要的影响因素。优化后方案与原始方案相比,窜气量减少至39.53 L/min,摩擦损失功为0.45 kW。优化后的方案密封性得到了改善,同时摩擦损失功和敲击噪声均有所减少。通过对电力液压系统中的密封摩擦特性进行深入研究和优化,可以为提高液压系统的可靠性和效率提供理论依据和实践指导。

焦炉气干式气柜活塞溢油原因分析及处理

主要分析了年产40万t焦炉气制甲醇项目配套焦气柜相关问题。本装置于2021年开始建设,2022年7月投入使用,气柜为干式气柜,属于气体容器,储存焦炉气,起到缓冲作用,稳定压缩机入口的焦炉气压力及流量。净化后的焦炉气进入容积为5万方的稀油密封型干式气柜。密封油从泵房送至高位油箱,自流到密封油槽,污油和焦炉气中的凝结水一起在底部油沟中收集并分层,再自流进入到污水收集罐进行收集。焦炉煤气5万方气柜活塞密封漏气原因分析及处理措施,解决了焦气气柜设计及维护操作等方面问题,为焦炉气干式气柜安全稳定运行奠定基础。

25 MW抽汽凝汽式汽轮机负荷故障分析与处理

介绍一起某自备电厂C25-3.43/0.12型汽轮机负荷调整异常的故障事例,从设备原理方面分析可能造成汽轮机负荷调整异常的原因并逐一进行检查验证,找到故障根本原因,从运维、状态监控、检修安排等方面提出改进措施。

基于正交试验的压力计量仪泄漏量影响因素分析

针对0~250 MPa自动活塞式压力计量仪器的活塞系统,利用ANSYS Fluent仿真软件,仿真计算了不同压力、密封间隙、不同动力黏度条件下活塞系统泄漏量的变化规律。在压力为250 MPa时,间隙为0.02 mm,动力黏度为0.018 2 Pa·s,此时的泄漏量达到最大3.864 cm^(3)/s。通过正交试验对比分析得出各因素对活塞泄漏量影响的主次顺序依次为活塞间隙、压力、流体动力黏度。研究结果对研制高效率、高精度的活塞式压力计量仪器具有指导意义。

基于ABAQUS的近无泄漏立式柱塞泵橡胶套密封性能仿真研究

基于一种新型近无泄漏立式柱塞泵,运用ABAQUS建立立式柱塞泵橡胶密封腔的有限元模型,仿真模拟了立式柱塞泵的工作过程。首先分析橡胶套在自然状态和最大行程状态下的Von Mises应力、剪切应力,推测橡胶套在工作过程中因应力松弛导致失效的部位。根据橡胶密封构件的Mises屈服准则和Tresca最大切应力准则判断应力最大处是否会造成密封构件失效;然后分析了流体压力和摩擦系数对该橡胶套密封性能的影响,结果表明:流体压力和摩擦系数的增加会增大橡胶套的最大Von Mises应力和最大接触压力,进而导致橡胶套过早发生失效的情况。在近无泄漏立式柱塞泵的结构设计中应考虑流体压力和摩擦系数对密封套密封性能的影响。

铝活塞表面质量对固定钳性能影响的研究

本文主要介绍了铝活塞圆柱面粗糙度和氧化层表面裂纹对铝合金固定式制动卡钳相关性能,如活塞启动压力、活塞回位量、矩形圈啃蚀、密封性方面影响的研究成果。

斯特林机活塞杆帽式密封结构改进研究

为解决斯特林机活塞杆处介质泄漏的问题,对其帽式密封结构进行改进,并利用有限元分析软件ANSYS建立其二维轴对称模型;基于实际运行工况,分析比较改进密封结构的性能指标,并通过改变边界条件,探究介质压力、摩擦因数及活塞杆运行速度对改进密封结构性能影响规律。结果表明:改进的密封结构消除了原有结构O形圈的应力集中问题,提高了最大接触应力,且在增加有效密封面积40%的同时又将O形圈的最大等效应力降低了近50%;3个关键参数中介质压力对密封性能的影响力最大,对于改进密封结构,在介质压力为6~8.5 MPa时其密封性能最佳。

新型纵振减摩气缸活塞密封槽选取及摩擦特性测试

传统气缸因复杂的摩擦特性难以实现高精度控制,基于振动减摩原理,开发了一款新型高频纵振减摩气缸。在保证密封性能的前提下,凭经验在活塞上设计了6种不同槽口夹角和槽宽的密封槽,并根据实际PID运动轨迹跟踪控制的精度情况,选取其中最优的密封槽。通过模态分析、谐响应分析和阻抗测试,确定了所开发新型气缸的一阶纵振共振频率为6328 Hz。摩擦力测试结果表明:高频振动确实可以减小气缸的摩擦,且激励电压越大减摩效果越好;最大静摩擦力最大减少了约64.46%,动摩擦力最大减少了约63.62%。

基于ANSYS Workbench活塞组合密封圈优化研究

针对某国产化活塞组合密封圈内泄漏问题,基于ANSYS Workbench模拟活塞组合密封圈装配过程的变形情况及接触应力变化情况,采用流体压力渗透载荷的加载方式模拟介质压力对密封圈弹性体的作用,研究活塞组合密封圈弹性体压缩率、硬度以及工作压力对其密封性能的影响。研究表明:弹性体上、下密封部位(BC段、DE段)最大接触应力略小于工作压力与装配下弹性体最大接触应力之和,其密封性能良好;弹性体压缩率及硬度越大,其最大接触应力越大。通过对活塞组合密封圈挡圈及导向环开口间隙以及开口角度的研究,得出挡圈厚度偏小以及导向环开口间隙偏大是导致活塞组合密封圈内泄漏的主要原因。试验结果表明:弹性体采用氢化丁晴(HNBR-80)、挡圈采用聚酯弹性体(TPEE)、导向环采用尼龙(PA66)材料的活塞组合密封圈满足某装备液压缸的使用要求。

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。

高速动压式胀圈密封温升变形及试验研究

针对高速旋转机械的高转速、低磨损和长寿命的要求,研制出非接触且磨损小的动压式胀圈密封,但是当密封设计不当时,密封环变形会严重影响其密封性能和稳定性,因此,本文针对动压式胀圈密封结构参数对温升、变形的影响展开分析。利用有限元分析软件建立流固热耦合分析模型,通过数值模拟和试验相结合的方法分析胀圈动静环主要结构参数对密封环温升、变形的影响规律,基于响应面法对密封进行多参数结构优化。研制出动压式胀圈密封的试验样机及试验系统,并进行实际运转试验。结果发现,动压式胀圈密封可大幅降低密封温升和摩擦磨损,从而提高其密封性能和稳定性;减小螺旋角、选择合适的槽坝比可降低密封环的温度峰值和变形峰值;减小轴向厚度可降低密封环端面温度和变形,减弱端面温度分布和变形分布不均的程度;增大压差可降低切口间隙端面的最大变形和变形不均的程度,增加转速可降低主密封面变形峰值。研究结果为解决旋转设备轴承腔的高速密封难题提供了新思路和新方法,为动压式胀圈密封的结构设计提供参考,并促进其性能提升和工程应用。

气液联动阀故障分析

为保障长输管道运行安全,解决气液联动阀频繁故障的问题,对某管道气液联动阀故障进行分析及现场试验,最终确定气液联动阀喷油故障为摆缸密封失效和换向阀阀芯与阀腔渗油,阀门关断故障为ESD电磁阀底部活塞密封部件损坏及压降速率管内积液冻堵。通过故障的排查解决,优化气液联动阀维护。

油缸活塞杆镀铬层热带海洋大气环境耐腐蚀性能分析

针对电镀硬铬微裂纹多、耐蚀性差的特点,为了解决油缸活塞杆长效使用的问题,采用封闭技术对单层电镀硬铬、乳白铬/硬铬双层电镀铬进行后处理以提高镀铬层耐蚀性。采用目视、扫描电镜、光学显微镜等方法观察宏观腐蚀形貌、微观表面形貌、截面形貌,对比分析了封闭处理前后的单层和双层镀铬层户外暴露实验和盐雾实验的耐蚀性能。结果表明:相对于封闭处理前,封闭处理后的单层和双层镀铬的耐蚀性较好,封闭处理双层电镀铬耐蚀性远优于封闭处理单层电镀硬铬。经过封闭处理双层电镀铬层能够显著阻碍腐蚀向点蚀孔四周扩展,其耐蚀性得到了显著改善,能够满足在热带海洋大气环境中长期使用的要求。

制动卡钳活塞密封槽倒角尺寸对活塞回程量及拖滞和需液量的研究

制动卡钳密封槽的设计对制动器卡钳总成需液量、制动器总成拖滞力矩以及活塞回程量的影响至关重要。活塞回程量、制动器拖滞力矩、制动钳总成需液量三者关系紧密相连。目前没有一个可以量化的数学模型从理论上去衡量三者关系,仅仅是依靠试验数据总结得出经验。分析介绍了制动卡钳密封槽的密封结构、密封机理以及活塞回程量的根本原理,基于对密封槽倒角结构的分析建立了其与活塞回程量的数学模型,分析了密封槽前倒角结构尺寸对制动卡钳需液量的影响,通过试验测试数据验证活塞回程量的数学模型的正确性,并通过试验验证了密封槽前倒角尺寸对需液量和拖滞力矩的影响,同时对比了活塞回程量与倒角数学模型曲线趋势,与试验基本一致。