高温动压涨圈密封结构参数多目标优化分析

针对航空发动机涨圈密封在高温工况下磨损严重的特性,提出一种动环端面开设螺旋槽的动压涨圈密封。综合考虑切口对主密封端面流动的相互影响,建立流固热耦合数值分析模型,分析动压涨圈密封的密封性能,采用响应面法对静环结构参数进行多目标优化分析,试验验证模型的准确性。研究结果表明:动压涨圈的密封性能主要受切口间隙影响,而减磨性能主要受轴向厚度和径向宽度影响;切口间隙的增大将导致密封性能和减磨性能的下降,但轴向厚度和径向宽度的增加可有效减弱切口间隙的不利影响。优化参数组合为切口间隙0.2 mm、轴向厚度13 mm、径向宽度6.5 mm,优化后泄漏率降低26.73%,密封性能、减磨性能得到明显提升。

基于AutoCAD平台的涨圈密封参数化软件开发

系统阐述了涨圈密封的基本理论和结构特点,深入探讨了涨圈密封参数化设计的意义和现状。在此基础上,在AutoCAD 2008平台下,采用C++编程语言,在Object ARX2008环境下成功开发了用于涨圈密封设计的参数化CAD软件,实现了涨圈密封的参数化设计,提高了涨圈密封设计的效率和质量,设计实例表明,软件界面友好,使用简单,设计结果可靠,经试验验证,研制的涨圈密封各项指标均满足产品性能需求。

涨圈密封环自由状态切口间隙的理论计算

根据材料力学,对涨圈环进行力学分析,同时考虑了涨圈工作状态下工作介质压力对涨圈的作用应力,计算出了涨圈密封环自由状态下的切口间隙的取值范围。

传动装置密封环摩擦磨损性能研究

为分析车辆传动装置密封环在高速高压工作环境下的磨损失效,利用自主研制的试验台研究了速度、接触压力和介质油温对密封摩擦副摩擦磨损特性的影响;利用扫描电子显微镜观察了磨损程度不同的密封环端面的表面形貌,并探讨了其磨损机理.结果表明,在设定的试验条件下,密封摩擦副的摩擦系数随着压力的增大和转速的升高先急剧减小再降幅减缓后趋于稳定,而压力对摩擦状态的影响要比转速显著.密封环端面温度与摩擦状态之间存在相互影响的特征.密封介质性质同样影响着密封环的摩擦状态.在稳定磨损阶段,密封环的磨损机理以磨粒和黏着磨损为主导,当进入到剧烈磨损期后,磨粒磨损和疲劳磨损的影响更为突出.

传动装置密封环热负荷评估与试验

应用数值计算和试验研究相结合的方法对车辆传动装置密封环的热负荷特性进行评估。根据传动装置涨圈型密封环的工作特点,确定了密封环传热规律,提出了密封表面摩擦热的计算方法,获得了传热过程的边界条件。模拟实际运行工况,采用热-结构耦合方法对密封环整体的温度分布、热应力、变形量,以及温度随工况的变化规律进行仿真计算。利用研制的动密封综合性能试验系统进行试验对比论证和相关研究。结果表明,所提出的热负荷评估方法使传热过程的模拟更加符合实际的工作状态,能准确有效地预估密封环在热负荷下的性能。

接触分析法在机械密封中的应用

采用Ansys中的接触分析模块,以涨圈密封工程实例为对象,对密封圈的接触应力状况进行了分析.结果显示接触应力轴向分布为:两边最大,在中间位置附近接触应力达到最小且趋于常数.计算得到的接触应力数值远大于理论计算得到的许用应力值,说明该设计的密封效果是比较好的.当一定的液压施加在密封圈后,接触应力远小于材料的许用应力值,表明在密封过程中材料不会发生疲劳现象.

涨圈密封挤压油膜阻尼器流场与阻尼特性

为研究两端密封型挤压油膜阻尼器流场与阻尼特性,建立了涨圈密封挤压油膜阻尼器三维非定常流场数值仿真模型。基于Fluent软件中的Mixture多相流模型和Schnerr-Sauer空化模型数值模拟得到动态油膜压力与气相体积分数的周向分布规律。将计算得到的阻尼器油膜压力与文献中的试验数据对比,结果显示:两者具有较高的一致性。由动态油膜力导出的平均等效阻尼系数与试验采用阻抗法识别的结果相比仅有0.6%的偏差,从而验证了该数值模型与预测方法的有效性。进一步的数值计算表明增大进动半径、进动频率、涨圈密封的狭缝宽度均会使挤压油膜阻尼器流场中的空化现象加重,同时等效阻尼系数降低。

循环风机轴封机构改造

ARG-500CME型罗茨鼓风机机封原采用合金铸铁材质的涨圈密封,该密封在运行过程中多次出现振值高,温度高等问题,运行一段时间,机封密封性能降低,严重影响系统的稳定性,为改变这种现状,通过对机封结构型式改造——改成机械密封结构,提高机封的使用寿命,降低检修频率,从而提高生产稳定性和操作人员的安全性。

20GJ型增压器喷机油故障原因分析及判断

使用20G J型增压器的柴油机,喷机油故障多,原因多样,判断故障较难。针对增压器各种可能出现的故障及判断方法,进行了分析和论述,为处理故障提供了方便。