Influence Analysis of Secondary O-ring Seals in Dynamic Behavior of Spiral Groove Gas Face Seals

The current research on secondary O-ring seals used in mechanical seals has begun to focus on their dynamic properties. However, detailed analysis of the dynamic properties of O-ring seals in spiral groove gas face seals is lacking. In particular a transient study and a difference analysis of steady-state and transient performance are imperative. In this paper, a case study is performed to gauge the effect of secondary O-ring seals on the dynamic behavior（steady-state performance and transient performance） of face seals. A numerical finite element method（FEM） model is developed for the dynamic analysis of spiral groove gas face seals with a flexibly mounted stator in the axial and angular modes. The rotor tilt angle, static stator tilt angle and O-ring damping are selected to investigate the effect of O-ring seals on face seals during stable running operation. The results show that the angular factor can be ignored to save time in the simulation under small damping or undamped conditions. However, large O-ring damping has an enormous effect on the angular phase difference of mated rings, affecting the steady-state performance of face seals and largely increasing the possibility of face contact that reduces the service life of face seals. A pressure drop fluctuation is carried out to analyze the effect of O-ring seals on the transient performance of face seals. The results show that face seals could remain stable without support stiffness and O-ring damping during normal stable operation but may enter a large-leakage state when confronting instantaneous fluctuations. The oscillation-amplitude shortening effect of O-ring damping on the axial mode is much greater than that on the angular modes and O-ring damping prefers to cater for axial motion at the cost of angular motion. This research proposes a detailed dynamic-property study of O-ring seals in spiral groove gas face seals, to assist in the design of face seals.

工业监控器外罩收缩侧型芯注射模设计

结合工业监控器外罩塑件的注射成型,设计了一副两板式热流道模具。在模具整体结构设计的基础上,利用CAE仿真辅助分析并验证了复合式浇注系统的可行性及冷却系统的有效性。分析结果表明,成型后塑件的变形可减小至0.58 mm,能满足MT3级要求。为解决模具结构中塑件转轴套内壁环凹槽的自动脱模问题,设计了一种2次抽芯复合机构,相向收缩抽芯的2个差速滑块在有限空间内(20 mm)实现了环槽的自动脱模。为解决内壁上倒钩柱的自动脱模问题,设计了一种两瓣式弹性顶针用作该特征的脱模。当两瓣弹性顶针顶出倒钩柱时,两瓣弹性顶针由于弹性原因而张开,与倒钩柱分离,实现了该特征的自动脱模。

小型凹槽环件复合环轧成形数值模拟

采用一种立式复合环轧工艺制造了小型凹糟环件,用Simufact有限元软件模拟了小型凹槽环件的环轧成形过程,并在D51环轧机上进行了验证。数值模拟结果揭示了环轧成形过程中几何、应变和温度等成形因素的分布和演化规律。为研究不同主动辊形状对环轧成形的影响,采用不同夹角的主动辊进行了数值模拟研究。结果表明,25.4°的主动辊夹角能产生更大的轧制力和内部塑性应变,但是容易产生椭圆缺陷和模具填充不满,因此选取适中的角度能保证工件的环轧质量。通过对比空转轧制前后的数值模拟结果发现,空转轧制可以显著改善椭圆缺陷,提高环件尺寸的均匀性。

基于ANSYS的旋转格莱圈结构改型设计与分析

针对旋转格莱圈在运转过程中存在的密封环随轴转动的问题,提出从增大O形圈预压缩率及在密封环上增加泄压槽两方面对旋转格莱圈进行结构改型设计;采用有限元分析软件ANSYS对原结构和改型结构进行仿真分析,并对比分析各结构不同部位的接触应力分布、径向力分布以及摩擦力大小。研究结果表明:增大预压缩率可以在保证旋转格莱圈密封力的前提下,使密封环与轴之间的摩擦力远小于密封环与O形圈之间的摩擦力,有效改善旋转格莱圈密封环随轴转动的问题;增加密封环泄压槽,理论上可改善旋转格莱圈密封环随轴转动的问题,但是增加泄压槽会使各个接触界面的密封力下降,增加了密封泄漏的风险,且增加泄压槽使得旋转格莱圈最大应力应变急剧增大,增加了旋转格莱圈应力失效的风险。

带环槽自润滑关节轴承安装固定与推出仿真分析

该文利用ABAQUS仿真软件进行带环槽自润滑关节轴承安装与质量检测过程的有限元分析,在该平台建立相关仿真模型,设置分析参数后进行装配的模拟过程,分析轴承压装、翻边及推出过程中不同位置时的应力、应变及径向位移分布情况,得到压装力、翻边力及推出力随位移变化的曲线。该文以MS14101-6轴承为研究对象,并针对仿真结果综合评价关节轴承的安装质量,确定轴承外圈与轴承座之间的过盈量、摩擦系数及轴承座材料对压装力和翻边力的影响。

周向槽宽度对涡轮增压器转子系统非线性动力学特性影响研究

浮环外表面周向槽宽度结构参数会影响外膜压力分布,进而对高速轻载涡轮增压器转子系统非线性振动特性产生显著影响。基于流体润滑机理和有限元理论,建立了包含轴系集总运动方程、浮环轴承瞬态温度模型、润滑油黏温方程以及轴承间隙热变形方程在内的涡轮增压器轴系热-流-固耦合的综合模型,并提出了一种有效的求解策略。通过与试验数据对比,验证了该综合模型的准确性和可靠性。以某柴油机用涡轮增压器转子系统为例,通过三维振动瀑布图研究不同周向槽宽度在低(50℃)、中(90℃)、高(130℃)3种入口油温下转子系统频域瞬态振动响应。结果表明:相对于全圆瓦浮环轴承支撑的转子系统,当周向槽宽度从2.4 mm增加至4.8 mm时,在不同入口油温下转子系统内膜涡动、振荡的转速区间逐渐缩小,振动幅值均大幅降低;但随着周向槽宽度和入口油温的增加,外膜承载力降低,转子系统呈现出刚性运动,即零频振动,并且零频振动幅值高于低频振动,成为主导频率。当周向槽宽度从2.4 mm增加至4.8 mm:入口油温为50℃时转子系统的最大无量纲振幅值降幅分别约为67%、75%和83%;入口油温增加至90℃时,转子系统的最大无量纲振幅值降幅分别约38%、75%和82%;入口油温增加至130℃时,最大无量纲振幅值降幅分别约为67%、75%和79%。因此,对于不同的入口油温,周向槽浮环轴承可使转子系统的振动幅值大幅降低,有利于提高转子系统的稳定性,结论可为周向槽浮环轴承的参数设计提供理论参考。

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。

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。

蒸烤箱门密封系统的研究与应用

蒸烤箱漏气漏水问题是行业的核心难点之一,门密封系统可靠性是产品质量的重要指标。本文从方案设计确认,然后进行实际测试验证,反复分析、验证及改善,解决测试出现各种异常。各问题都是环环相扣。门的密封性能主要与门的结构、门玻璃的平整度、腔体前板铆接高度、密封圈的设计过盈量、密封圈的硬度、密封圈老化变形量、密封圈的尺寸控制、腔体气压的大小等相关。解决门漏气漏水问题是一个系统工程,各模块均需要有合理有效的方案去控制。通过控制门玻璃平整度,使用检具通止规检验前板密封槽尺寸,控制腔体铆接高度在公差范围内。根据实际情况对密封圈进行设计补尝,适当增加密封圈密封边厚度,选择合适的密封圈硬度值,配制合理开门力,使用工装检查并控制密封圈批量尺寸稳定性。最终,解决蒸烤箱漏气漏水的重要技术难题。

外圈旋转大型深沟球轴承的密封结构设计

针对某机械用大型深沟球轴承污染严重、维护成本高的问题,优化设计了一种新型密封结构,最终优化方案得到了实施。首先对小型深沟球轴承的常规防尘盖和橡胶密封圈结构进行了介绍,总结了其特点并统计了其使用尺寸范围;然后参考常规密封的外圈牙口槽和内圈迷宫型结构,设计了一种非接触式钢板密封结构,应用后未达预期。根据轴承应用中的问题再次优化初步方案,调整了内外挡板位置并增加了O形密封圈,最终方案实施后效果良好,可为中大型深沟球轴承增设密封提供借鉴。

抽水蓄能电站勘探平洞掏槽爆破方法研究

为解决抽水蓄能电站勘探平洞钻爆掘进单循环进尺低问题,加快抽水蓄能电站工程地质勘察施工进度,提出了“大直径空孔环+桶式多阶段”新型掏槽方法,并分析了其参数合理性和破岩机理。工程实例应用表明,掏槽方法可将抽蓄勘探平洞(小断面)单循环平均进尺、月平均进尺分别提高并稳定在3.12 m和280 m水平,在抽蓄勘探平洞(小断面)钻爆法快速施工中具有显著适用性和优越性,同时,在抽蓄勘探平洞、矿山岩巷、抽蓄排水廊道等有快速掘进需求的小断面隧洞中具有极高的推广应用价值。

一种驱动电机用矩形橡胶密封系统的设计方法

本文以矩形橡胶密封圈和矩形密封槽的匹配设计作为研究对象,根据压缩率和填充率的范围要求,对矩形橡胶密封圈和密封槽尺寸进行匹配设计。同时,对于该密封系统在新能源汽车驱动电机环境的实际应用,在不同的环境温度时,对于不同的尺寸匹配结果,基于Ansys软件进行了热仿真,根据仿真结果发现,当环境温度在-40℃~160℃区间变化时,不同尺寸匹配情况下的压缩率和填充率都是随环境温度的升高而升高,但是依然满足密封系统的压缩率和填充率的范围要求。文章提出的根据压缩率和填充率范围要求,在温度变化的环境下,对矩形橡胶密封圈和矩形密封槽进行匹配设计,具有一定的工程指导意义。

反应堆压力容器法兰面沟槽尺寸参数对其金属O形环密封性能的影响

基于二维轴对称非线性弹塑性模型,对反应堆压力容器(RPV)用Inconel 718合金O形环进行了有限元分析,在试验验证的基础上探讨了筒体法兰面安装沟槽深度、沟槽间隙等关键参数对密封性能的影响。结果表明:镀银层对O形环的变形行为无实质影响,在进行有限元分析时可忽略镀银层;沟槽深度和沟槽间隙是影响O形环密封性能的关键参数,所涉及的RPV用金属O形环的最佳有效沟槽深度在(11±0.25)mm范围内、沟槽间隙取0.6mm左右为宜。此外,O形环的安装和制造要求均极为苛刻,为保证O形环与沟槽间距的均匀性应严格控制好制造和安装等工序尺寸参数,从而提高密封性能。

机械振打器不同往复密封结构功率损耗的分析

提出一种适用于气化炉机械振打器往复密封功率损耗计算的方法,利用有限元法对气化炉机械振打器往复密封结构的功率损耗进行分析,同时搭建密封功率损耗测试平台,对其进行实验研究。结果表明:相同条件下,V形沟槽密封结构所造成的功率损耗要大于矩形沟槽密封结构,O形圈密封结构较组合圈密封结构的功率损耗要大,因此机械振打器的往复密封结构选择组合圈与矩形沟槽配合,可减少功率损耗。

机械振打器活塞杆处O形圈不同密封结构下的性能分析

依据机械振打器实际工况,建立了机械振打器活塞杆处O形圈安装于矩形沟槽和V形沟槽内的有限元分析模型,分析了不同密封结构下O形圈接触应力、剪切应力及位移矢量与密封流体压力之间的关系。结果表明:V形沟槽适用于密封介质压力不大的情况;在流体压力较大时,矩形及V形沟槽形式的O形圈密封结构均满足密封要求,但V形沟槽内O形圈更易损坏,因此机械振打器活塞杆处O形圈密封结构选择矩形沟槽较好。

沟球断面环件冷辗扩三维有限元模拟与工艺设计

沟球断面环件冷辗扩是滚珠轴承套圈制造新工艺。以有限元软件Abaqus为平台,根据冷辗环机实际工作条件,建立从矩形断面毛坯冷辗扩成形沟球断面环件的三维弹塑性动力显式有限元模型。通过动力显式有限元数值模拟,研究沟球断面环件冷辗扩变形过程,揭示出该环件冷辗扩中直径增长和圆度变化规律。基于数值模拟结果,优化设计矩形断面环件毛坯尺寸和冷辗扩工艺参数。在D56G90冷辗环机上进行沟球断面环件冷辗扩试验,验证了数值模拟结果,并采用矩形断面环件毛坯成功冷辗扩出了沟球断面轴承套圈。

一器多行环槽推送式排种器设计与试验

设计了一种适用于稻麦等小粒农作物条播的一器多行环槽推送式排种器,分析了排种器的工作原理和种子在出种口的受力情况,确定了排种盘的理论最大转速。以烟农19号小麦为试验对象,研究了单行种子排量、单行排量均匀性变异系数、各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数和破损率与排种盘转速的关系。试验表明,单行种子排量随排种盘转速的增大几乎呈线性增加关系。单行排量均匀性变异系数、各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数都随排种盘转速的增加呈现先减后增的趋势,并在转速为2.5 r/min时最小,分别为28.5%、1.33%和0.51%。种子的破损率随着转速的增加而增加,在转速高于2.5 r/min时,破损率增加较为明显。

环件轧制孔型共轭设计

本文分析了环件轧制的啮合运动,基于啮合理论提出了环件轧制孔型的共轭设计方法。应用该方法,设计了典型环件的轧制孔型,因而从理论上解决了复杂环件轧制孔型的设计难题。

O形密封圈和密封圈槽的选配及应用

O形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。据此提出一种选配两者尺寸的理论计算方法 ,并以Y34 1— 148注水封隔器所选密封圈的计算为例说明 ,根据不同的密封圈可以计算出相应的密封圈槽尺寸。为保证密封圈长期有效地工作 ,还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔、轴配合精度等相关参数。选取压缩率时 ,应考虑有足够的密封面接触压力、尽量小的摩擦力和避免密封圈的永久性变形。顾及到一般试制车间的加工水平和井下工具主要是静密封的状况 ,建议密封面的轴。

导种环槽U型孔组合型轮式前胡排种器设计与试验

为推进中草药前胡全程机械化生产,解决前胡种植环节无适用播种装置问题,设计一种导种环槽U型孔组合轮式排种器。阐述播种装置及排种器的结构和工作原理,依据前胡种子的外形特征及主要物理力学参数,分析得出排种器关键结构参数及工作参数,构建充种和排种过程中前胡种子颗粒群的力学模型。应用离散元软件EDEM对排种器的排种性能进行仿真优化试验,研究U型孔深度、U型孔宽度和导种环槽倾角对平均播种量和排种均匀性变异系数的影响,采用Box-Behnken响应面优化法进行三因素三水平正交仿真试验,得到U型孔深度为4.65 mm、U型孔宽度为13.63 mm、导种环槽倾角为47.01°时,平均播种量和排种均匀性变异系数分别为0.199 g/s和12.37%。以排种轮转速、种层初始充填高度为试验因素,以行内排种均匀性变异系数、总排量稳定性变异系数、各行排量一致性变异系数为试验指标,进行供种性能两因素五水平二次回归正交旋转组合台架试验。台架优化试验结果表明,排种轮转速为25.69 r/min、种层初始充填高度为46.70 mm时,行内排种均匀性变异系数、总排量稳定性变异系数、各行排量一致性变异系数分别为18.62%、1.60%、2.96%,排种器工作性能最佳。田间试验表明,作业速度为1.2 km/h时,测得行内排种均匀性变异系数、总排量稳定性变异系数、各行排量一致性变异系数分别为22.54%、1.95%、3.66%,排种性能较好。该研究可为扁平不规整外形作物种子排种器设计提供参考。