基于PTFE矩形密封圈的高压容器密封结构设计

PTFE矩形密封圈具有耐化学性能好、截面稳定性高等优点,可以有效解决腐蚀性介质的密封问题。但在实际使用中,PTFE矩形密封圈及其适配沟槽的尺寸设计缺乏参考依据。针对上述问题,根据高压容器端面密封结构的形状与受力特征,在Ansys Workbench中建立PTFE矩形密封圈的二维轴对称模型,采用双线性等向强化模型表征PTFE的力学性能,对基于PTFE矩形密封圈的高压容器端面密封结构进行分析和设计,讨论压缩率、PTFE矩形密封圈几何参数和沟槽结构参数对高压容器端面密封性能的影响。结果表明,压缩率、矩形圈的高度和宽度以及矩形圈与沟槽侧壁的间隙对密封性能的影响较大,而内径对密封性能的影响较小,因而设计时应优先考虑沟槽深度、矩形圈的截面尺寸以及与沟槽的装配位置等参数。确定PTFE矩形密封圈及适配沟槽的尺寸后,采用有限元仿真手段验证了设计的密封结构在常温30 MPa高压下的密封性能,证实了设计的合理性。

流量控制阀K形金属密封圈结构参数优化

流量控制阀K形金属密封圈结构参数较多,且不同结构参数对密封性能影响程度存在较大差异。以密封面接触压力、密封面有效接触长度及最大Mises应力为约束条件,采用正交试验设计研究影响K形金属密封圈密封性能结构参数之间的主次关系,确定了唇部长度、悬臂内张角与悬臂厚度3个因素作为响应曲面法的设计变量;通过正交试验和回归分析得到接触压力、最大等效应力及有效接触长度与设计参数关系的二次回归方程,并基于响应面法对密封结构进行优化分析。优化后K形金属密封圈的接触压力增加了8.09%,有效接触长度增加了14.73%,最大等效应力减少了13.44%,表明优化后K形金属密封圈密封面接触压力分布更加均匀,有效提高了金属密封圈的密封性能。

基于有限单元法密封结构影响因素建模分析

密封圈结构对高压试验装置的密封性、承压性具有直接影响。依据高压试验装置的结构特点,对O型密封结构进行结构参数分析,基于Mooney-Rivlin模型对特性进行分析;利用MARC有限元分析的方法对O型圈进行密封分析,分析不同密封间隙和槽深的尺寸下,接触压应力和Von Mises应力的大小,基于分析结果,优选密封间隙和槽深参数。结果可知:密封间隙为(0.04~0.14)mm间,压缩率为(10~20)%间,能够满足设计承载条件下的密封要求;通过对影响因素分析发现,密封间隙与Von Mises应力正相关,与接触应力负相关;压缩率提升,Von Mises应力先增后降,最大接触应力先降后增;80MPa压力下,较小密封间隙、压缩率对密封结构承载是有利的;通过分析设计密封圈影响趋势,发现参数的最优解为间隙0.043mm,槽深5.357mm,压缩率为10%。分析方法和研究结果可为超高压压力容器O型密封结构设计提供参考依据。

基于ANSYS Workbench的O形橡胶密封圈有限元分析

为了研究O形橡胶密封圈(以下简称O形圈)的压缩率与接触压强的关系,首先通过ANSYS Workbench有限元分析软件对装置结构进行必要的模型简化,其次进行关键的边界条件设置及载荷的施加等操作,最后完成非线性静态有限元分析。采用后处理分析技术,得到该装置结构的变形量及von Mises应力分布图。结合实际工况,分析螺栓预紧力、O形圈压缩率及接触压强之间的关系,保证介质(含压气体或液体)密封的接触压强满足工况需求,确保介质密封的有效性和可靠性。

一种自密封紧凑型地铁轴箱轴承的设计简介

本文介绍了一种新型的自密封地铁轴箱轴承,其设计要点:1)轴承采用自密封紧凑型单元化结构;2)对密封方式做了改进;3)在内圈端面和挡圈之间增设C形塑钢垫圈。经验证,该轴承性能可以满足地铁工况使用要求。

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。

核主泵口环密封动力学特性数值研究

为了研究口环密封对核主泵转子动力学特性的影响,本文以“华龙一号”核主泵密封口环为研究对象,应用转子动力学理论,建立小扰动模型下的涡动转子动力学方程,基于CFD准稳态方法,对密封间隙域内部流场进行数值模拟,探究转速、压差及口环结构对转子动力学特性以其稳定性的影响。结果表明:转速和压差越大,涡动比对密封力的影响效果越显著,刚度系数、阻尼系数的绝对值呈增大趋势,转速对交叉刚度系数和交叉阻尼系数影响显著,平面密封和迷宫密封交叉刚度系数分别增加了6.92倍和4.13倍,交叉阻尼系数分别增加了15.4倍和6.25倍;压差对直接刚度系数影响明显,平面密封与迷宫密封直接刚度系数分别增加了6.2倍和9.1倍。同时迷宫密封对应的涡动系数Ω_(f)小于平面密封,稳定性优于平面密封结构。

液体火箭发动机U形环密封界面优化设计

U形密封环是液体火箭发动机常用的一种密封结构,其密封性能是决定发动机可靠性的关键因素。为研究U形环的密封机制,改善其整体结构的密封性能,构建U形环密封结构的有限元分析模型,分析常温预紧工况和低温工作工况下密封环的密封性能。结果表明:相对于常温(20℃)预紧工况,低温(-183℃)工作工况下U形环密封面的有效接触宽度和接触应力更大,但仍存在密封面接触不充分的问题。采用密封界面形貌的优化设计方法对U形环密封界面进行优化设计,优化后U形环密封面从平坦形貌变为非平坦的非线性形貌,低温工作工况下U形环密封面的有效接触宽度增加了138%,接触应力分布均匀程度提升了99%,密封面的有效接触宽度大幅增加,接触应力分布的均匀性大幅改善,整体结构的密封性能显著提升。

基于结构变形理论的深海连接器O形圈密封性能研究

深海连接器是保证海洋装备能够正常运行的信号传输设备,而深海连接器的正常运行在很大程度上依赖于O形圈的密封性能。为此,对深海高压环境导致O形圈发生形变,从而严重影响O形圈的密封性能问题进行了研究。首先,基于结构变形理论,分析了环境压力对于密封结构变形和O形圈压缩量的影响变化;然后,基于有限元法建立了O形密封圈的非线性动密封模型,分析研究了模型网格划分对于模拟结果准确性的影响;接着,分析了结构变形与环境压力之间的关系曲线;最后,研究分析了材料性能、环境压力与密封结构尺寸对于动密封性能的影响。研究结果表明:当网格的实际值为47745,测定值为21685、37934、50707时,其模拟计算结果的误差值均小于2%;密封结构变形和O形圈压缩量的模拟值与理论值的曲线趋势基本一致;材料性能与环境压力的变化会影响动密封性能,在密封结构尺寸中,增大沟槽圆角半径可以增强O形圈的动密封性能。该研究结果可为深海高压环境下O形密封圈的设计与优化提供参考与理论支持。

整体齿啮式高压釜密封结构研究

以整体齿啮式高压釜为研究对象,采用ABAQUS软件,对整体齿啮式高压釜的密封结构进行有限元建模,从O型密封圈材料、硬度、密封槽尺寸3个方面对高压釜密封结构的密封性能进行研究。对不同橡胶材料的强度、耐磨性、耐候性等进行比较,分析了材料硬度,密封槽的深度L、槽口倒角半径R_(1)、槽底倒角半径R_(2)等参数对整体齿啮式高压釜密封结构密封性能的影响。结果表明,适用于该高压釜密封结构的密封圈材料为氟橡胶,氟橡胶的最佳邵氏硬度为85 HA,密封槽最佳参数为L=5 mm、R_(1)=0.6 mm、R_(2)=0.5 mm。

釜用唇形密封圈密封性能与开启特性研究

通过建立唇形密封圈数值分析模型,探究开启式唇形密封静态密封性能和动态开启特性,并通过试验进行验证。结果表明:介质压力对反向开启压力的影响最明显,介质压力每升高0.01 MPa,反向开启压力随之升高0.01 MPa;结构参数对反向开启压力的影响不明显,改变唇口的结构参数可以提高静态接触时的密封性能。通过试验模拟密封实际工况,准确测量出唇口反向开启压力,试验值与计算值平均误差约为10%。

考虑温度影响的非对称蓄能弹簧密封圈密封性能研究

针对一类非对称蓄能弹簧密封圈,利用有限元方法分析不同温度下密封圈圈长、内外唇长差值和竖向间隙对密封性能的影响,并结合正交试验法对密封圈结构进行优化设计。研究结果表明:随着温度的升高,线接触压力和有效密封长度逐渐增加,峰值接触压力逐渐降低;随着圈长的增加,线接触压力单调增加,有效密封长度单调减小,而峰值接触压力表现出先增加后减小的非线性变化趋势;随着内外唇长差值的增加,线接触压力、有效密封长度和峰值接触压力均存在极值点;在给定温度下,主要设计参数对线接触压力和有效密封长度的影响程度依次为密封圈圈长、内外唇长差值和竖向间隙,对峰值接触压力的影响最为显著的设计参数是内外唇长差值,其次是竖向间隙。

带压电缆天滑轮密封圈挤出失效分析及结构优化

针对带压电缆天滑轮在承受作业环境中的超高压时,密封圈被挤出失效而发生泄漏的问题,结合带压滑轮的密封结构、密封原理,通过建立密封结构的有限元分析模型,分析密封圈密封失效的原因,发现密封圈失效的主要原因为,带压滑轮的外壳与内壳体出于加工精度与加工成本的考虑,两者间为间隙配合,再加上在实际工况下因受到介质压力与电缆重力作用,造成内外壳体之间间隙过大,另外为便于装配,密封圈沟槽承压面设置的矩形挡圈与外壳体内壁也有一定间隙,因此造成间隙过大,O形圈无法补偿内外壳体之间产生的间隙,且会在介质压力作用下被挤进间隙中,并且会产生应力集中。针对失效根源提出将矩形挡圈替换为三角形挡圈的优化方案,通过有限元分析得出三角形挡圈能有效补偿内外壳体之间的间隙,防止密封圈发生被挤出损伤。

某U型盾构装配式预制综合管廊研究及设计

本文针对雄安新区某整节段预制拼装综合管廊U型盾构施工进行相关设计计算。通过试验确定垫层及侧缝回填材料配比。侧缝回填采用拌制速凝液态土,可实现快速回填,在保证已安装管节边坡稳定的同时具备一定的阻水效果。U盾总推力确定是保证工程顺利实施的关键,本文充分考虑土层的弹塑性材料特性,分析计算欠挖土体破裂滑动面,采用有限元方法对U型盾构机底部欠挖土体切削反力进行了数值模拟分析,对土体能够提供的总推力作准确计算。相关内容可为同类工程提供参考。

铁路机车制动缸用主动润滑型Y形橡胶密封圈的研制

介绍铁路机车制动缸用主动润滑型Y形橡胶密封圈的研制。通过采用丙烯腈含量小的丁腈橡胶胶料以及在结构上增加两条环形储油(脂)槽,主动润滑型Y形橡胶密封圈因制动缸内壁润滑脂缺失或分布不均产生锈蚀而导致的制动失效问题得以解决,产品通过装机测试。

制氦装置应用三偏心真空蝶阀密封圈的探索

基于氦气本身特性、制氦装置高密封性要求以及液氦资源经济性的考虑,以三偏心蝶阀为研究对象,对制氦装置用密封圈设计进行了多方面的探索和研究。首先针对多种密封圈方案进行尝试,探讨其各自的优缺点和局限性。然后提出了一种采用金属骨架橡胶密封圈来有效解决真空密封问题的设计,并从密封性、工作力矩及寿命等方面对该设计进行了理论和试验验证。最后对该设计的整体经济性进行了阐述。该金属骨架橡胶密封圈设计能充分满足常温下制氦装置中调节蝶阀的密封要求。

T形橡胶密封圈压缩模优化设计

飞机起落架T形橡胶密封圈模压成型过程中,分型面选择不合理导致飞边去除困难,且易伤及密封圈密封面;溢料槽距离型腔较远,余料不能全部流出,导致尺寸超差;料室、柱塞张角太大,浪费原料。通过分析T形橡胶密封圈使用功能,优化后将模具分型面设计在密封圈R0.5mm圆弧与直边转接处;溢料槽设计成等腰梯形,且边缘距离型腔1 mm;模具采用小角度锥面定位,定位精度高,保证同轴度;调整模具各型腔制造公差。模压成型的零件表面质量高,尺寸稳定性好,飞边去除简单方便,零件合格率达98%以上。

一种温度自适应碳环密封结构及性能验证

介绍了一种新型的温度自适应碳环密封结构,包括碳环结构及材料、密封试验方法、温度自适应碳环密封效果及应用环境。与传统的碳环密封不同,该温度自适应碳环密封能够随着工作环境温度变化,自动调整碳环内孔尺寸,始终保持碳环与转轴(或轴套)的间隙值为初始间隙,有效地减少了密封泄漏量。对比验证结果表明,该温度自适应碳环密封比传统碳环密封具有更好的密封性能和应用价值。

汽车排气管V形金属密封环设计与优化

针对汽车排气管密封问题,设计一种适合汽车排气系统密封的V形金属密封环。该密封环采用平面接触、小接触压力方式,在满足密封要求的同时避免了较大的预紧力;在波谷处采用圆弧过渡,降低了密封环的整体刚度,侧边倾斜一定角度以增大密封环的回弹性能。利用ANSYS Workbench软件对V形金属密封环常温预紧和高温工况下的密封性能进行分析,在保证密封强度要求下确定安装时合适的轴向压缩量;分析密封环结构参数对密封性能的影响,发现壁厚、环宽、波谷半径、接触圆半径、开口角度对密封性能影响较大。基于Design-Expert软件对密封环结构参数进行多目标优化,从而降低了密封环最大等效应力,提高了最大接触压力,减小了密封环质量,并通过相关实验验证有限元模型的可靠性。

基于ABAQUS的W形金属密封环密封性能研究

W形金属密封环作为航空工业中使用的一种重要密封手段,其密封性能不仅影响着航空发动机性能,还对整个动力系统的安全有着至关重要的影响。利用ABAQUS建立W形密封环的数值分析模型,以Von-Mises应力和接触应力来表征其密封性能,分别研究工况环境以及结构参数对W形密封环密封性能的影响规律。研究表明,随着工况温度的升高,Von-Mises应力和接触应力逐渐变小;在一定范围内,随预压缩量的增加,Von-Mises应力和接触应力会随之增大,密封性能愈好;随介质压力的增加,Von-Mises应力呈现先减小后增大,而接触应力逐渐增大;同时,在一定范围内,随W形金属密封环壁厚增加,Von-Mises应力和接触应力随之增大,随着波峰半径增加,Von-Mises应力和接触应力随之减小,而随着波谷半径增加,Von-Mises应力逐渐减小,接触应力会先减小后随之增大。