真空辊密封条临界接触密封新技术及其应用

提出了当前真空辊密封条接触式和无接触式密封技术的不足,介绍了临界接触密封新技术及其应用探讨。

改善临界接触状态 确保抱轴瓦运用可靠性

从内燃机车抱轴瓦的工作原理、工作条件出发,分析了抱轴瓦碾片、烧损的机理,提出了改善临界接触状态的技术补偿措施,以确保机车运用安全。

轴向高惯性力下微小型齿轮临界接触状态研究

研究轴向高惯性力下微小型齿轮极限接触状态,基于刚性元法和赫兹接触理论,建立了轴向高惯性力下微小型齿轮的理论临界接触模型,并提出了基于有限元法寻找精确接触极限的手工编程方法和基于优化方法,得到了微小型齿轮的齿宽极限和理论临界接触角极限,并通过将理论分析结果和有限元精确分析结果的对比验证了文中所建立理论模型和提出精确有限元分析方法的准确性和可行性,为提高微小型齿轮系统在恶劣工况下运行可靠性提供了参考依据。

尺度相关的分形粗糙表面弹塑性接触力学模型

依据分形理论,研究了粗糙表面间的真实接触状况,建立了粗糙表面间的分形接触模型。考虑微凸体的等级,确定了弹性临界等级、第一弹塑性临界等级和第二弹塑性临界等级的表达式,研究了粗糙表面中单个微凸体的弹性、弹塑性及完全塑性变形的存在条件,推导出各个等级微凸体的临界接触面积的解析式。在此基础上应用微凸体的面积分布密度函数,获得了接触表面上接触载荷与真实接触面积之间的关系。计算结果表明:单个微凸体的临界接触面积是和微凸体的尺度相关,随着微凸体等级的增大而减小;微凸体的变形顺序为弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形,与传统的接触模型一致;在整个粗糙表面接触过程中,粗糙表面变形过程与单个微凸体的变形过程一致;最大微凸体所处的等级范围不同,粗糙表面所表现的力学性能也不相同。

分形粗糙表面弹塑性接触力学模型

为了建立更为精准的粗糙表面接触模型,基于分形理论提出一种修正的弹塑性接触模型,该模型同时考虑了微凸体的弹性、弹塑性、完全塑性三种变形状态;建立了临界第一弹塑性接触面积、临界第二弹塑性接触面积与临界弹性接触面积之间的关系,分别推导出三种变形阶段的接触载荷与接触面积之间的关系式;结合海洋岛屿面积分布密度函数,获得了接触表面上总接触载荷与真实接触面积之间的表达式。计算结果表明:单个微凸体的临界弹性接触面积不但与材料属性和分形参数有关,也与微凸体的尺寸有关;分形参数一定时,随着接触载荷的增大,真实接触面积也在增大,弹性接触面积与真实接触面积的比值逐渐减小。该模型的建立为进一步研究粗糙表面的摩擦、磨损、润滑提供了理论依据。

基于分形理论的沥青加铺层不同层间接触状态力学响应分析

为了研究不同层间接触状态下旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土路面的力学响应。运用基于分型理论的W-M接触模型计算沥青混凝土层与水泥混凝土层间的弹塑临界接触面积,利用弹性剪切柔量模拟层间接触状态,并利用Bisar软件计算不同层间接触状态下的路表弯沉及沥青层底弯拉应力变化。结果表明:利用分形接触模型能够确定出层间弹塑性临界接触面积;不同接触状态下路表弯沉及沥青层底弯拉应力变化较大;连续接触状态有利于沥青层底受力及减小路表弯沉。

水对煤润湿的临界表面张力测算研究

为了提高煤层注水效果,描述了水对煤的润湿过程,试验测试了6种水溶液的表面张力及其与成庄矿煤样的接触角,利用Zisman方法计算得到了成庄矿煤样的临界表面张力。结果表明,肥皂水的表面张力最低,成庄矿煤样的平均临界表面张力为17.15 mN/m,表面张力低于17.15mN/m的水能够对该煤样完全润湿和铺展;表面张力大于17.15 mN/m的不同种类水,表面张力越逼近该值,其润湿效果越好,并提出可以利用临界表面张力来评价矿井水润湿煤的效果。

橡胶材料力学参数对螺杆泵密封性能的影响

运用Mooney-Rivlin模型,利用有限元方法对螺杆泵定子和转子进行了接触分析,得到了不同橡胶材料的临界接触压力曲线。根据临界接触压力曲线分析了橡胶材料对螺杆泵密封性能的影响。结果表明:随着橡胶材料硬度和泊松比的增加,螺杆泵的密封性能提高。因此,为提高螺杆泵的压力,在橡胶材料的力学参数选择时尽可能选择高硬度、高泊松比。

等壁厚螺杆泵密封性能有限元分析

利用有限元分析软件建立等壁厚螺杆泵的二维模型,分析计算等壁厚螺杆泵在承受不同内压力和压差作用下的接触压力,得出等壁厚螺杆泵的临界接触压力曲线,并与普通螺杆泵进行对比。结果表明:随着内压力的增加接触压力相应减小,等壁厚螺杆泵比普通螺杆泵接触压力大,减小速度慢;随着压差的增加接触压力相应增加,等壁厚螺杆泵比普通螺杆泵接触压力大;临界接触压力随着密封腔内压力的增加而减小,等壁厚螺杆泵比普通螺杆泵的临界接触压力大,减小速度慢。

螺杆泵内部压力分布规律研究

利用有限元方法建立螺杆泵二维模型,分析螺杆泵压力传递规律,计算螺杆泵在不同压差下的接触压力,得出临界接触压力曲线。利用临界接触压力曲线分析螺杆泵内部的压力分布规律。结果表明:螺杆泵密封腔之间的接触压力随着密封腔之间压差的增加而增加,但接触压力比压差增加速度慢,存在一个临界接触压力值;不同内压力的密封腔之间的临界接触压力构成了临界接触压力曲线,随着内压力的增加临界接触压力减小;螺杆泵内部各密封腔压力值沿着螺杆泵轴向从吸入口到排出口逐渐增加,增加速度逐渐减小,最终达到一个最大值,即此螺杆泵的最大压力值。

类椭圆型采油螺杆泵举升性能分析

鉴于对类椭圆型采油螺杆泵举升性能研究较少的现状,建立了类椭圆型采油螺杆泵有限元模型,通过对螺杆泵接触带泄漏位置判定和接触应力计算分析,给出了临界接触应力随低压腔室压力变化的关系式,为该型螺杆泵的举升压力计算分析提供了高效快捷的方法。分析了不同腔室压差情况下临界接触应力与低压腔室压力的关系以及举升压力随螺杆泵级数变化的规律。研究结果表明:类椭圆型螺杆泵最易发生泄漏的位置通常出现在其窄带上,并且均在1/3导程范围内;随着低压腔室压力的增大,临界接触应力随之减小;随着螺杆泵级数的增加,举升压力增大,但增速逐渐变缓,因此在螺杆泵工作时,由下至上,单级腔室对采油螺杆泵举升压力的贡献逐渐减小。研究结果可为类椭圆型螺杆泵的设计提供参考。

基于二级的双头短幅内外摆线型螺杆泵举升性能对比

以基于二级的双头短幅外摆线型螺杆泵为研究对象,对腔室内压力形成以及举升压力和排量等举升性能进行分析。结果表明:与双头短幅内摆线型螺杆泵相比,双头短幅外摆线型螺杆泵的举升压力和排量均降低30%左右;油田用双头短幅内摆线型螺杆泵可以有效提高工作效率,节省时间,而双头短幅外摆线型螺杆泵生产和检修成本低,适用于产量低的浅井。

类椭圆型螺杆泵与常规采油螺杆泵举升性能对比

为进一步研究类椭圆型采油螺杆泵的举升性能,以普遍应用的单头单螺杆泵作为参考基准,按照排量一致的原则,求出类椭圆型采油螺杆泵和双头短幅内摆线型螺杆泵的结构参数,并建立模型进行有限元分析,计算3种螺杆泵的临界接触应力,并根据压力场分布规律得出对应的总举升压力。分析结果表明:在理论排量一致的前提下,举升性能从大到小依次是类椭圆型螺杆泵、双头短幅内摆线型螺杆泵、单头单螺杆泵。研究内容及结果可为类椭圆型采油螺杆泵的设计及实际应用提供参考。

金属平面密封的密封特性研究

针对影响金属平面气密封性能的因素进行探究,设计了金属平面气密封性能试验装置,探究了表面粗糙度和密封脂黏度对金属平面气密封性能的影响规律。结果表明,随着金属粗糙度降低,金属平面气密封能力逐渐增强,且金属粗糙度越低,降低同样的粗糙度金属密封效果提升的越少。涂抹密封脂对金属平面气密封性能提升显著,相似黏度为872 Pa·s的润滑脂密封效果略优于相似黏度为235 Pa·s黄油的密封效果。研究结果对于金属平面气密封金属粗糙度的选择和密封脂的选取具有一定的参考价值。

基于逾渗理论的液体火箭发动机管路接头密封性能研究

液体火箭发动机管路接头发生密封失效将给发动机带来巨大的安全隐患,深入认识管路接头的密封区域形成机理和建立密封性能的评价方法,有助于提高发动机工作的可靠性。构建微尺度下具有Gauss分布特征的粗糙面有限元接触模型,基于逾渗理论寻找临界接触压力这一密封性能评价指标的具体数值。以37°的DN6球形管路接头为研究对象,建立宏观尺度有限元接触模型,分析预紧力、介质压力和材料搭配对接头密封性能的影响。结果表明:表面粗糙度将增大粗糙面的高度差,自相长度可增加粗糙表面的连续性。临界接触压力为520MPa,应用该指标评价密封性能和45MPa高压气密试验得到的结果相吻合。在接头的拧紧过程中,接头密封性能与预紧力呈线性关系,并且存在满足密封性能的最小预紧力。在预紧力不变的条件下,接头只能承受一定范围内的介质压力。不同屈服强度的材料搭配有助于提高管路接头的密封性能。

秦山一期核电厂蒸汽发生器传热管堵头应力松弛分析

本文件是利用ANSYS软件的非线性接触分析来模拟秦山核电站蒸汽发生器传热管堵头与传热管的滚胀过程以及经历的各种水压试验和热疲劳试验工况。对堵头模型利用接触分析计算出的堵头与管壁之间接触并发生塑性变形之后沿长度方向的平均接触应力和最大接触应力以及经历各种试验工况后的应力松弛情况,然后与临界接触应力进行比较,判断堵头是否会有泄漏的危险。

棒材轧制时平均轧辊半径的新计算模型

在圆-椭圆-圆孔型中轧制合金钢棒材时,提出了接触边界临界点的概念,并且推导出了临界点的解和新的等效接触断面面积公式,给出了计算平均轧辊半径的新模型。为了验证新模型,进行了棒材轧制试验并且利用三维刚塑性有限元法对轧制过程进行了模拟。把不同模型得到的理论结果与实验值和模拟值作了比较后证明新模型具有很高的精度,因此可以作为轧制理论和实践的重要参考。

真空辊壳体抽气孔清洗装置的改进设计

从对纸机真空辊辊面的抽气孔清洗装置存在的问题入手,经过观察、分析,提出了高速纸机真空辊的辊壳抽气孔清洗装置的改进设计。经实际应用,证明改进后清洗效果优良,达到了节水、减少纸机停机时间的目标。

分裂导线短路时动态张力计算的对比研究

为研究国内外对于分裂导线短路时动态张力计算的差异,分别基于《电气一次手册》和IEC 60865标准,计算了分裂导线短路时的动态张力。对比了这两种方法之间输入条件和计算结果的差异,最终提出了关于影响分裂导线短路时动态张力计算的若干结论:IEC算法考虑了短路动态效应和导体受力的运动过程,引入了结构挂点常数,更接近实际情况,一次手册算法计算出的结果偏保守;两种算法的计算结果差异较大,但所得出动态张力与次档距关系的变化趋势是一致的。论文研究结果可供工程设计人员参考。

液滴面积法用于绝缘材料憎水性表征的适应性

提高绝缘子憎水性等级判定的准确性可精确复合绝缘子的老化水平。分析接触角、液滴体积和液体参数对液滴面积和液滴面积法灵敏度的影响,得出了随着接触角增加液滴面积和其灵敏度下降,随液滴体积、液体参数的增加液滴面积和灵敏度均增大的规律。总结了水在常见体积下的水珠面积法与接触角的对应关系,表明了接触角过大时液滴面积变化非常小,灵敏度大大下降,面积法应用在材料表面接触角小于临界接触角的情况下。采用不同的绝缘材料实测了液滴面积和接触角,验证了测量结果的可靠性。