基于截面参数R(R_(1),R_(2))的金属缠绕垫片结构优化设计

金属缠绕垫片广泛应用于管道法兰静密封,其结构对力学性能和密封性能具有重要的影响作用。在常用金属缠绕垫片“V”形简化模型的基础上,提出改进的R(R_(1),R_(2))截面参数简化模型,可以更好地符合工艺要求;将柔性石墨密封带的接触压力、等效应力和压缩回弹作为关键性能指标,构建基本的柔性石墨金属缠绕垫片几何结构优化的目标函数及约束条件方程,利用ANSYS软件对改进模型进行仿真模拟分析,探究不同垫片结构参数对关键性能指标的影响,应用响应面法确定多约束条件下金属缠绕垫片的最优结构。

盾构隧道密封垫的气密性能及设计优化研究

针对穿越含气地层盾构隧道的防气问题,依托上海某越江隧道工程开展了盾构隧道弹性橡胶密封垫的气密性能及设计优化研究。基于隧道管片接缝气体泄漏率数值模拟结果,以气体泄漏率为评价指标,研究了不同型式的三元乙丙(EPDM)弹性橡胶密封垫在不同工作条件下的气密性能及其关键影响因素。研究表明:(1)相较管片错台量,管片张开量对密封垫气密性能影响较大;(2)密封垫的粗糙度对气密性能具有控制作用,开孔形状具有较大影响,断面空隙率次之,孔槽空隙率比的影响最小;(3)为了提高密封垫气密性能,可以适当降低接触面表面糙度,合理搭配开孔形状,降低断面空隙率。

汽车用风冷中冷器的设计优化研究

通过优化中冷器主板和气室的设计来达到降低中冷器内部阻力的目的,同时展示了其他零部件的设计优化方案,并通过专业模拟软件,给出了分析结果对比,总结设计优化经验,为风冷中冷器的设计开发提供参考。

深埋调蓄隧道盾构管片密封垫结构及安装工艺试验研究

为探究大埋深、高水压盾构隧道管片防水性能,以苏州河深层排水调蓄隧道为建设背景,重点研究了盾构管片密封垫结构设计和安装工艺,分析了锚固式密封垫结构设计问题、安装工艺类型、缺陷管片修复方案及成品保护方案。研究结果表明:由于三元乙丙橡胶不可压缩,管片拼装困难,导致管片接头交会处混凝土被压碎,隧道渗水性增加。基于工程实践经验和具体工程地质条件,针对性地提出了2种密封垫结构设计方案。在锚固式密封垫安装过程中,提出了一种磁吸式方案,相较于自锚式和真空吸附式,其安装效率和安装步骤有待提高。基于锚固式密封垫安装试验,混凝土试验管片的浇筑质量不一,主要有密封垫嵌入完好及密封垫角部被拉出2种情况,后者主要是由于混凝土振捣过程不充分导致的。基于此,研究提出了更为合理的自锚式密封垫设计尺寸和系统性的缺陷修复方案。提出了采用锚固式密封垫方案的盾构隧道管片成品保护方案。

批量生产部件轴向间隙调整垫片的设计方法研究

为保证批量生产部件轴向装配间隙达到技术要求,同时提高装配效率、缩短生产周期、降低生产成本,以某减速器轴向间隙要求为具体研究对象,应用装配尺寸链理论和概率理论对其误差分布范围及分布规律进行分析和计算,在此基础上按三种不同设计思路对轴向间隙调整垫片进行了全面、系统的设计,并详细分析和比较了三种设计方法各自的应用特点。研究表明:在优先关注“不需装垫片概率”的基础上,根据能否将调整垫片的设计纳入关联零件的设计过程,来选择设计方法,同时通过概率分析科学合理地确定不同厚度调整垫片的储备量,可实现装配质量和效益双丰收。

螺栓法兰接头安全密封技术(二)——基于控制泄漏率的垫片应力及其试验方法

建立以控制泄漏率为目标的法兰设计方法,以及相应的垫片系数和试验方法成为密封设计和研究的主要方向。在介绍和比较ASME、PVRC、EN和JIS垫片系数和试验方法的基础上,分析了垫片应力、垫片系数和密封准则的相互关系,从而为确定基于容许泄漏率的目标垫片应力提供计算依据。

V形、W形不锈钢柔性石墨缠绕垫片的结构研究

通过理论分析 ,设计了V形和W形金属缠绕垫片 。

缠绕垫片设计、制造和使用中存在的问题

探讨了缠绕垫片设计、制造和使用中应注意的若干问题 。

盾构管片弹性密封垫断面设计与优化

以国内某城市地铁盾构隧道弹性密封垫断面设计为背景,从弹性密封垫的防水机理出发,考虑实际工况并结合管片拼装的需要,分析并提出盾构隧道管片弹性密封垫断面的主要设计参数。基于对国内外多个已建盾构隧道弹性密封垫的分析,初步拟定出适合该隧道的弹性密封垫断面形式。通过有限元数值模拟,得到不同压缩量下弹性密封垫的变形特性、接触面压应力分布、压缩所需顶推力等,据此对盾构隧道管片接缝弹性密封垫断面进行调整和优化,并最终得到满足各项设计要求的弹性密封垫断面形式。

盾构法联络通道密封垫设计及防水试验研究

为探究适合盾构法联络通道工程的密封垫断面形式,以宁波市轨道交通3号线第1条盾构法联络通道为工程背景,针对遇水膨胀橡胶设计阴阳凹凸、圆形孔洞、梳形、矩形等4类断面。对各断面形式进行可行性分析,选取阴阳凹凸断面与矩形断面作为初选方案。利用Abaqus/Explicit计算模块对2种断面的接触应力进行有限元分析,通过设计"一"字缝耐水压力试验,验证数值模拟中接触应力较大的矩形断面的防水能力。研究表明:1)数值模拟结果显示,接触面最大接触应力与平均接触应力均随着张开量的增加而减小;同等张开量与错台量下,在压缩与膨胀2个阶段中,矩形断面的接触应力均大于阴阳凹凸断面,因此选取矩形断面作为备选方案。2)"一"字缝耐水压力试验结果表明,矩形断面密封垫保压48 h后耐水压力明显提升,且张开量越大耐水压力提升幅度越大。3)综合数值模拟与试验结果可知,该矩形断面密封垫满足0.6 MPa的防水要求。

缠绕式垫片分级设计制造理论和技术

通过不同材料、不同结构的组合以及制造工艺参数的合理选择,可制成不同性能的缠绕式垫片以适应不同介质、不同工况的使用要求。提出了缠绕式垫片分级设计与制造的概念,建立了基于垫片结构参数和生产工艺参数优化以及螺柱凸缘联接紧密性分析方法的分级设计制造理论,探讨了相关技术。实践表明,该技术的推广应用可有效提高缠绕式垫片的设计、制造和使用水平。

压力管道用柔性石墨不锈钢波齿复合垫片压缩-回弹性能优化试验研究

建立波齿结构力学模型。选用厚度2.0 mm钢板,波齿结构设计采用三种圆弧半径R、三种深度h和三种齿尖平台宽度L,柔性石墨复合层厚度为0.5 mm,以GB/T 19066.3—2003中规定的试样规格(Φ120.5 mm×84.5 mm×3.0 mm)进行三因子三水平压缩-回弹性能优化试验研究。从而找出影响该垫片性能的重要参数及其参数对性能的影响规律,找出性能最佳参数组合,开发高性能产品,为生产实际提供试验依据。

非标法兰连接系统结构设计及应力分析

法兰、垫片、螺栓连接系统是压力容器及管道设计中的重要内容,同时也是工程设计及使用过程中容易出现问题的关键部位.由于工程应用需要,对公称直径为450 mm的非标管道法兰、垫片、螺栓以及阀门连接系统进行了设计,开发出膨胀石墨和0Cr18Ni10Ti两种材料覆合的新型垫片.同时,将该系统作为一个整体,考虑到法兰旋转、内压对法兰、垫片、螺栓以及阀门的受力与变形的影响,应用三维有限元技术,分析在螺栓预紧过程和加压过程中法兰连接系统的整体应力分布.结果表明,法兰、螺栓等的应力强度满足要求,垫片应力及残余压紧压力满足密封要求,设计的非标法兰连接系统结构合理,应力分布均匀,使用情况良好.

大尺寸非标准八角垫圈法兰有限元分析

针对设计的压力管道上使用的大尺寸非标准八角垫圈法兰,根据Waters法兰设计准则,采用有限元方法校核了法兰和螺栓的强度及垫片的密封性。结果表明,所设计的非标准法兰满足设计要求,有限元分析方法有效、可靠。

多壁碳纳米管增强无石棉垫片性能研究

为了优化配方并提高无石棉垫片的性能,以加入多壁碳纳米管(MWCNTs)的无石棉垫片为研究对象,对MWCNTs和无石棉垫片的主要组成材料进行均匀配方设计,对制备的无石棉垫片材料进行拉伸强度、压缩率与回弹率、密度和老化系数的性能测试;采用多元线性回归分析建立垫片各项性能与材料配方之间的回归模型,并进行验证。结果表明:综合性能最优时的配方(按质量分数)如下:多壁碳纳米管2.48%、QY棉18.58%、矿物棉23.22%、高岭土23.22%、云母6.19%、滑石粉13.93%、纸浆12.38%;得到的回归方程式可以用来预估垫片材料的各项性能;不同组分材料对垫片材料性能的影响不一样,其中MWCNTs的含量对垫片的各项性能影响最大,且MWCNTs的加入能改善复合垫片材料的老化性能;随着MWCNTs含量的增加,无石棉垫片的拉伸强度、回弹率、密度和老化系数都增大,但压缩率逐渐减少。因此,在保证垫片材料的压缩率满足要求的前提下,适当增加MWCNTs的含量能显著提高无石棉垫片的性能。

大型金属密封圈加工工艺研究

针对加工方式加工径向尺寸远大于轴向尺寸的大型金属密封圈工件时容易使其产生翘曲变形,而且工件正、反面跳动精度容易超差,同时也会造成表面粗糙度达不到要求的问题。通过分析该类工件的结构特点,设计了新的夹具与加工工艺。实践证明,新的夹具与加工工艺保证了工件精度。

柴油机增压器与排气歧管结合面漏气改进措施

某研发阶段的四缸柴油机在台架试验过程中,增压器与排气歧管结合面经常发生漏气现象。经分析主要原因为增压器垫片设计存在缺陷以及增压器垫片、增压器螺柱与螺母材料选择不合适,无法满足增压器与排气歧管在高温恶劣环境下的密封条件,最终导致密封失效而发生漏气。因此,对增压器垫片设计及垫片、螺柱与螺母材料进行改进,最终解决了增压器与排气歧管法兰结合面漏气问题。

管法兰垫片连接系统的可视化设计

鉴于适用于压力管道连接的法兰、垫片标准众多、数据量庞大且连接结构的设计过程十分复杂,本连接系统通过建立法兰和垫片标准尺寸的Access数据库,开发了基于Visual Basic的管法兰垫片连接系统的设计软件,集成了连接系统的紧密性分析、可靠性分析和寿命预测等模块,实现了管法兰垫片连接系统的可视化设计.

非石棉短纤维增强橡胶基密封复合材料的力学设计

探讨了非石棉短纤维增强橡胶基密封复合材料(NAFC材料)的细观结构参数、组分力学性能与横向抗拉强度之间的关系,建立了基于横向抗拉强度的NAFC材料力学设计方法。以横向抗拉强度为指标,对增强纤维表面处理方法、材料的配方以及制备工艺参数进行了设计和优化。将力学设计方法应用于新型NAFC材料的开发,成功研制出一种高性能芳纶-玻璃混杂纤维增强橡胶基密封复合材料。所开发的NAFC材料的主要性能指标符合国家标准,部分性能优于国内外同类产品。研究结果验证了所建立的力学设计方法具有可行性。

垫片密封设计的工程方法

迄今为止，螺栓法兰连接的设计都是以强度为依据的，并没有考虑连接是否紧密。本文提出了表征垫片高温性能的基本方程和垫片密封性能实验数据的修正方法，在考虑工况、介质特性对连接性能影响的基础上，建立了基于最大允许泄漏率的垫片密封连接设计方法。