Analysis on Static Pressure Bearing Seal Characteristics of Guide Sleeve of Electro-hydraulic Servo Cylinder

As a typical bionic walking robot, hydraulic quadruped robot has attracted much attention because of its high mobility, strong load capacity and steady motion. The electro-hydraulic servo cylinder, as its power actuator, requires low friction, good lateral load resistance and high speed motion. The electro-hydraulic servo cylinder hydrostatic bearing seal guide sleeve is taken as the research object in this paper. By using Fluent software to analyze and contrast the film characteristics of rectangular and I-shaped oil chamber of hydrostatic bearing seal guide sleeve, the relationship between piston rod moving speed, eccentricity, oil film carrying capacity, friction force and leakage volume, as well as the relationship between oil feed flow and oil film bearing capacity, friction force, inlet pressure and leakage volume were analyzed. This study provides a theoretical basis for optimizing the static pressure bearing seal parameters.

基于试验设计方法的液相孔型-迷宫密封几何参数敏感性分析

为了评估新型液相孔型-迷宫密封在转子偏心下的泄漏特性,提高其运行稳定性,提出了中心组合设计的试验设计方法。对新型液相密封中影响泄漏特性和静态转子动力特性的关键几何参数(迷宫腔室深度、宽度、孔深和孔径)进行敏感性分析;采用基于动网格技术和稳态RANS方程的数值计算方法求解25种几何参数组合的新型液相密封在2种偏心率(0.1、0.2)下的泄漏量、静态气流激振力和静态刚度系数;分别以泄漏量、静态气流激振力和静态刚度系数为响应,以4个几何参数为变量获得主效应图。结果表明:偏心率对泄漏量的大小以及其几何参数敏感性影响很小,当腔室深度、宽度、孔深和孔径分别在40%、24%、56%、44%水平时,泄漏量最小;在转子偏心下,切向力随着迷宫腔室深度与宽度的增加而单调递减,随着孔深与孔径的增加先增加后减小;径向力随着腔室深度的增加而增加,随着腔室宽度的增加先减小后增加;当偏心率增加到0.2时能找到使静态直接刚度最大的几何参数组合,此时腔室深度、宽度、孔深和孔径分别在24%、48%、40%和64%水平。在转子偏心与不偏心工况下,腔室深度与宽度的增加均会造成静态交叉刚度的单调递减;转子偏心时静态交叉刚度随着孔深与孔径的增加先增加后减小。该研究结果可为液相孔型-迷宫密封的性能分析和结构设计提供参考。

二次滤网主轴包静密封失效分析及设计改进

为了解决某核电机组二次滤网主轴包静密封漏水故障,采用性能测试、力学及有限元分析方法寻找二次滤网主轴包静密封失效原因。研究结果表明,主轴包静密封失效的根本原因是该处密封设计不合理,使得该密封圈运行时承受周期性外力作用,导致密封圈的疲劳老化,最终造成静密封失效。对此,提出了针对性的设计改进,提高了二次滤网主轴包静密封的密封可靠性。

多功能泵保护阀旁路设计

离心泵的最小流量控制通常使用手动阀门操作控制或限流孔板控制,手动操作控制流量误差大,而且耗时费力;限流孔板控制流量不能实现关断,造成资源浪费;设计成自动调节控制,需要增加一套自动控制回路和调节阀,造价成本较高。然而,集四种功能于一体的多功能泵保护阀,不仅克服了前三种控制方式的不足,而且兼顾了止回阀和流量调节的功能。本文详细介绍了多功能泵保护阀在各种工况下的良性运行,以及它的使用方法、工作原理、使用功能、汽蚀的产生和消除。通过流体仿真分析、重难点计算和静密封试验,充分验证了用多功能泵保护阀替代离心泵最小流量控制的可行性和可靠性。

基于锡合金的水下机器人密封自修复系统设计

目的 解决水下机器人推进器密封系统在驱动电机轴高速旋转和高水压情况下,密封件易磨损失效导致发生漏水故障的问题。方法 利用余度设计思想,在原有密封结构的基础上,设计一种基于锡合金的水下机器人密封自修复系统,当原有密封结构失效漏水,密封自修复系统便控制限位锡合金块加热至融化,使锡合金块的限位作用消失,进而释放冗余密封圈,并通过拉簧的作用将冗余密封圈推至密封槽内,从而恢复推进器的密封功能。为验证设计的可靠性,又通过有限元软件ANSYS对密封自修复结构中影响密封性能的关键部件进行静力学分析。结果 关键部件的强度仿真结果均满足设计要求,在密封自修复实验装置箱体内注适量水,并施加2MPa的水压保持一段时间,密封自修复系统成功启动,且其密封性能传感器未检测到其漏水。结论 密封自修复系统可在漏水的情况下顺利启动,并起到密封的作用,验证了设计的可行性。

汽车密封性能与整车集成性能的关系研究

汽车密封性能是考察汽车整车在动态和静态两种状态下,防御外部环境污染物入侵的一项重要指标。其性能不仅包括整车内外泄漏路径上的密封性,还包括发动机舱和底盘各子系统的密封性能。国内外的各汽车研发机构研究提高汽车整车密封性能,逐渐成为定义汽车整体性能的一项重要指标,也是汽车工业领域研究的趋势。文中通过对汽车密封性能与整车集成性能的关系研究,对提高整车集成性能,尤其对NVH(Noise、Vibration、Harshness,噪声、振动与声振粗糙度)改善方面起到重要作用,对提高汽车的驾驶舒适度有很大的帮助。

基于平动轴承原理的机匣类部件静/压力试验活动密封技术研究

本文通过分析现阶段普遍采用的机匣类部件静/压力试验密封方案的缺陷,提出了基于平动轴承原理的活动密封技术,并通过试验验证,得出了基于平动轴承原理的活动密封技术在机匣类部件静/压力试验中应用可行、方便、可靠的结论。在试验验证中,活动密封装置均一次安装即保证了密封质量,充分说明该装置密封良好,安装简易可靠;设计的可重复使用的平动轴承通用件可大大提高试验转接段的利用率,节约试验成本,减少设计及装配工作量。

立方大腔体静高压装置中叶腊石的传压及密封性能研究

本文基于高压研究及超硬材料生产所用的静高压立方大腔体(六面顶)压机的需要,制备了源于南非叶腊石矿的两种(A和B)叶腊石粉压块,并与同工艺国产(北京门头沟)黄色叶腊石粉压块进行比较,以此建立评估叶腊石传压及密封性能的实验方法与物理判据.采用Bi,Tl,Ba等标压物质原位标定了以上3种叶腊石压腔中心位置及密封边处的压力;同时,采用银熔点法分别获得了3种叶腊石作传压密封材料时高温下腔体压力与系统加载的对应关系.结果表明,在相同加载油压下南非叶腊石B粉压块和国内叶腊石粉压块中心位置的压力差值不超过0.1 GPa,在升压和降压过程中叶腊石块中心位置与密封边位置的压力差值也更为相近.相比于南非叶蜡石A粉压块,B粉压块在高温传压和密封性能上更接近国产叶腊石粉压块.

自紧式V形金属密封特性及悬臂结构影响

自紧式V形金属密封在液体火箭发动机中有广泛应用,然而不同使用环境下的结构形式、几何参数、材料选用等变化繁多。基于工况和空间约束设计了一种V形金属密封结构,并基于ABAQUS平台,建立V形金属密封装配-承压-卸载-拆卸全工作过程有限元模型,研究工作全过程的密封特性和可控几何参数影响。结果表明:密封唇高温承压后屈服变形并持续增加属塑性变形,密封悬臂处塑性变形先增加后保持不变,具备良好自紧特性,拆卸分离后密封唇处无明显局部压痕、密封件回弹率为88.4%,可保证密封性能和重复使用性;回弹率随两悬臂间内张角α和悬臂内外侧张角β增加而增加,β对接触压强和回弹率影响大于α;通过几何参数优化,可进一步提高回弹率。

粗糙表面间密封性能研究进展

在微观尺度下的静密封界面表面形貌是粗糙不平的,两粗糙表面上的微凸体在载荷作用下会接触形成孔隙;随着接触压力的减小或观察尺度的增加,当孔隙增加到一定数量时孔隙之间会相互连通形成泄漏通道,影响密封性能。现有的粗糙表面密封分析基于均化思想、逾渗理论和多孔介质思想等方法建立泄漏通道模型,考虑表面粗糙度、表面纹理以及表面载荷等对密封性能的影响。对现有的粗糙表面间密封性能的研究现状进行综述,分析现有的粗糙表面密封研究方法存在的不足之处,指出粗糙表面间密封研究可能的方向,为进一步研究粗糙表面密封机制提供了参考。

大环径比O形复合金属密封件制备工艺及静力学性能研究

针对工业领域中对于大口径耐高温的金属密封件的迫切需求,开发一种将勾连交叉缠绕而成的螺旋网状金属橡胶嵌入有一定开口槽的不锈钢细环中的大环径比O形复合金属密封件,探究大环径比O形复合金属密封件的制备工艺,包含金属橡胶弹性内芯以及不锈钢包覆层两部分的制备工艺。研究4种不同孔隙度的金属橡胶密封件在准静态常温下的力学性能,分析载荷、孔隙度对金属橡胶密封件力学性能的影响。研究结果表明,复合金属橡胶密封件在高承载下具有良好的密封特性,当载荷增大后,密封件的力学性能更加趋于稳定;且随着孔隙度的减小,承载能力越来越大。基于静力学性能试验,建立含有不锈钢包覆的金属橡胶密封件的多项式拟合函数,发现六阶多项式能够较好地对试验数据进行拟合,由此可计算分析金属橡胶密封件的静刚度与位移之间的变化规律,从而可以在工程上得到更好的应用。

考虑基底变形的金属静密封粗糙面接触模型

粗糙面接触模型是分析金属静密封泄漏特性的基础,为提高接触模型的准确性,提出了一种新的粗糙面接触模型.该模型基于微凸体的连续性假设,对含有基底的单个微凸体进行接触力学分析,得到了压缩量与微凸体真实变形量的关系,进而应用样板函数法得到微凸体在弹塑性阶段的接触方程.基于粗糙面微凸体的分布特点,建立了考虑基底变形的粗糙面接触模型.基于该模型的分析表明:基底变形对接触面接触特性的影响随着法向载荷的增大而愈加显著.通过与ZMC接触模型、KE接触模型的对比以及横向分辨率与名义接触面积对平均接触压力的影响分析,验证了本文中模型的有效性与稳定性.

全海深超高压往复密封静态特性

针对深海单、双边受压工况,通过有限元方法研究不同海深压力和压缩量对往复密封静态特性的影响,探究可能发生密封失效的危险区域。建立与接触应力、接触长度及密封压力相关的综合性指标平均裕度值,分析平均裕度值随海深压力的变化规律,单边受压时平均裕度值在40 MPa左右达到峰值,双边受压时随海深压力增加而减少,两种工况的平均裕度值均在最高海深压力时最低。因此,根据两种工况在120 MPa时密封压缩量与平均裕度值的对应关系,结合试验研究压缩量对密封可靠性的影响,进而得到满足全海深作业要求的设计平均裕度值不小于4.38 MPa,密封压缩量不小于0.4 mm。该往复密封结构应用于“奋斗者”号全海深载人潜水器可调压载装置,经过万米海试验证密封性能可靠。

煤层顶板深孔预裂爆破高效封孔材料及工艺研究

基于传统封孔材料在煤层顶板深孔预裂爆破过程中存在封孔难度大、封孔效率低、劳动强度高等难题,提出了一种高效封孔材料。该材料具有凝结固化时间短、早期强度大、泵送性强等特性,材料初凝时间为3.0 min,固化时间为8.0 min;反应放热温度不高于70℃,低于电雷管引燃温度;并且0.5 h的抗压强度为5.96 MPa,相比黏土炮泥材料的0.232 MPa,提高了近25倍;通过分析注浆材料封孔机理,确定高效封孔材料抗压强度满足封孔要求;为进一步研究高效封孔材料封孔强度,以黏土炮泥材料为对比,在RMT-150岩石力学测试系统测试静载荷作用下高效封孔材料的封孔强度;同时,根据高效封孔材料的特性设计了一套精确的、便于操作的高效封孔工艺并进行现场工程试验。结果表明:封孔材料的抗压缩能力和材料的残余压力随着封孔长度增加而增加,且高效封孔材料的压缩载荷强度远大于黏土炮泥材料;相同的封孔长度时,相比黏土炮泥材料,高效封孔材料封孔强度有了很大的提高;单孔封孔时间15 min,封孔0.5 h可以爆破;爆破后,顶板完整性相对较好,CO体积分数为5×10-6~20×10-6,符合爆破安全要求。高效封孔材料爆破封孔不但具有很好的封孔效果,还实现了爆破封孔机械化作业,解决了顶板深孔封孔难题,大幅提高爆破封孔效率,相比传统封孔工艺取得了很大的进步。

基于主动喷射控制的反旋流密封静力与动力特性研究

反旋流喷射时间与喷射位置对密封静力与动力特性有较大影响,建立反旋流密封主动喷射控制数值模型,研究压比、预旋比对密封静力与动力特性的影响,分析反旋流主动喷射控制时压力与流速分布,从气流力做功角度揭示反旋流密封抑振机理。结果表明:增大转子涡动角可降低反旋流密封下游密封腔周向压差,提高转子稳定性;反旋流近转子轴心径向喷射对密封有效刚度影响较大,反旋流于转子涡动上游切向喷射可降低交叉刚度、提高有效阻尼,且压比越高、预旋比越大,反旋流对密封稳定性优化效果越显著,但会导致泄漏量增加。最高参数下,反旋流近转子轴心喷射比远转子轴心喷射耗散密封系统的能量高4.61%,切向喷射时于转子涡动上游喷射比位于涡动下游喷射耗散能量高3.30%,转子涡动角相同时,反旋流切向喷射较径向喷射能量耗散更显著。

一种机泵用组合机械密封方案的探究

本文主要探究了环己烷输送泵在高温高压条件下的一种复合密封方案,该方案利用车床技术对静环座进行改造,解决了轴与设备间隙泄漏的问题。通过对低密度热流体在高温高压下的研究,尝试改变原厂机械密封形式,解决了环己烷输送泵机械密封端面磨损、烧结等问题。

磁耦密封的新型应用及分析

磁耦密封的新型应用范围、基本结构特点以及工作原理,在施工装置现场的首次安装的方式及安装过程中的注意事项,磁偶搅拌器正常运行时的日常维护及其保养说明,由于不存在机械密封产生的微小泄漏和局部摩擦,所以特别适用在有毒有害、易燃易爆以及分子量较小的介质如氢气等环境,还能在有腐蚀的环境下使用,从根本上解决了化工搅拌器设备的跑、冒、滴、漏现象,提高了搅拌器的使用寿命及维修频率,降低了生产运行成本,磁偶搅拌具有密封无泄漏、无污染、性能可靠的特点。同时也从各个方面阐述了磁力驱动搅拌配套的反应釜的材料选择、工艺性能、设备安装调试、运行维护和日常保养措施。

新版《柔性石墨填料环 试验方法》标准修订解读

柔性石墨填料环作为目前相对应用较广泛,密封性能优异,耐酸碱腐蚀的填料密封器件,相对其他种类的填料密封,耐高温工况能力强,是目前国内机械装备密封中十分关键和不可替代的组成部分。2022年发布的GB/T 29035-2022《柔性石墨填料环试验方法》国家标准修订项目,在原标准的基础上对热失重、摩擦磨损和试样规格等技术参数进行了调整,并增加了硫含量测定方法。标准主要内容和技术指标均已确定并经过试验验证。为增进企业对该标准的理解,该文对标准的主要内容、试验验证步骤进行了梳理,便于企业参照使用本标准,提高对应产品的质量。

裂化剂装置圆盘给料机故障原因分析及改进措施

介绍了圆盘给料机的结构及工作原理,分析了设备使用过程中故障率高的原因,并提出了改进措施。分析认为,设备运行环境差导致设备主轴滚动轴承及蜗轮、蜗杆减速机输出轴滚动轴承卡死或损坏是主要故障原因,通过将设备搅拌主轴滚动轴承改为滑动轴承,将蜗轮蜗杆减速机输出轴的动密封点改为静密封点并将密封点上移的方法,彻底解决了设备故障率高的问题,降低了设备故障率,延长了设备运行周期,减少了装置非计划停工,为装置的安稳优运行提供了保障。

空气系统转静腔室轴向力计算与试验研究

燃气轮机转子的轴向推力是燃机总体设计的重要指标之一。燃机转子轴向推力必须保持在一个合适的载荷范围内,即作用在轴承上的轴向推力大小合适且不换向。因此,对空气系统转静腔室轴向力展开计算与试验研究,开展空气密封系统流体网络计算,揭示转-静盘腔气体轴向力产生机理,将转-静盘腔气动推力与转子支承系统解耦,提出一种转-静盘腔气动轴向推力的直接动态测试方法,搭建了转-静盘腔轴向力机理试验台,开展不同压差与不同转速下的转-静盘腔轴向力测试,并利用理论计算与仿真计算对试验结果进行验证,结果表明轴向力直接测试方法准确、可靠。以上研究结果对揭示燃气轮机转-静盘腔轴向力产生机理,明确影响燃机高压转子轴向力大小与方向的关键因素具有重要意义。