结构和材料参数对旋转轴唇形密封可靠性影响

基于流量因子统计学方法建立油封密封区域的混合润滑数值模型,利用有限元软件进行求解,分析结构和材料参数对油封密封可靠性的影响规律。结果表明:在研究的参数范围内,静态密封可靠性随腰厚、腰长、空气侧唇角、弹簧的弹性模量、橡胶硬度的增加而提高,随过盈量、油侧角和理论接触宽度的增大而减小;当过盈量为0.4~0.55 mmm、理论接触宽度为0.3~0.6 mm、油侧角为35°~50°、空气侧唇角为15°~30°、腰厚为1.0~1.3 mm、腰长为0.9~1.2 mm、弹簧模量为1 175~1 250 MPa,橡胶硬度为70HA~85HA时有利于油封可靠性的提高,且在此取值范围内,动态密封可靠性随过盈量、油侧唇角、橡胶材料硬度、腰厚和理论接触宽度的增加而增大,随弹簧弹性模量、腰长、空气侧唇角的增大而减小。

石油井安全阀弹簧蓄能密封性能分析及结构优化

为研究一种适用于超高压石油井安全阀用密封圈,设计一种适用于做往复运动的弹簧蓄能密封圈结构方案,并分析密封圈唇口结构对密封性能的影响规律。通过构建V形等效弹簧建立二维轴对称模型,借助ABAQUS有限元仿真软件分析不同唇口结构的接触应力状态;以泄漏量为指标,评价单唇和双唇在介质压力35、70、105 MPa和相对运动速度4~8 mm/s下的密封性能;并在双唇口结构优化的基础上,分析唇口角度和唇口间距对密封性能的影响规律。结果表明:在70 MPa介质压力以下,单/双唇结构的密封性能随介质压力变化的趋势相同,随着介质压力逐渐升高,双唇结构的优势逐渐明显;双唇优化后,唇口角度和唇口间距仅对唇口局部接触压力分布有影响,对密封性能的影响十分有限;相对运动速度对2种结构的密封性能影响具有相同的规律;双唇结构密封性能整体比单唇结构提高约25%。

考虑温度时油封运行工况参数对其可靠性的影响

根据油封的能量守恒方程以及黏温方程,应用迭代求解,获得不同运行工况参数组合方案的油封唇口区域的温度分布;基于正交试验设计和响应曲面拟合,得到最大温度值和温度差值的油封运行工况极限状态函数,并依据转速、油压、摩擦因数、粗糙度的极限状态函数进行油封的可靠性以及可靠性灵敏度分析。结果表明:温度最大值是研究分析温度对油封可靠性影响的最佳指标;摩擦因数对温度最大值的影响敏感性最高;所研究范围内,粗糙度的均值增加,会使油封可靠度增加,转速、油压、摩擦因数的均值增加,均会降低油封的可靠度;随转速、油压、摩擦因数、粗糙度的方差增加,油封的可靠度均降低。

某发动机曲轴油封漏油问题分析及设计优化

针对某发动机在开发试验过程中出现的曲轴油封机油泄漏问题。通过对结构设计、试验运行条件及零件质量等开发应用关键影响因素进行分析,确定了其产生密封失效的根本原因。提出了优化曲轴油封安装孔的结构及倒角尺寸,改进曲轴油封的防尘唇结构的优化方案。优化后的曲轴油封总成最终通过了发动机台架耐久试验。相关的分析方法及解决方案可以为相关人员提供参考。

高速线材顶交45°精轧机进水危害性原因分析及改进措施

针对首钢长治钢铁有限公司轧钢厂二车间作业区域高速线材产线,自投产来多次因精轧机组进水造成辊轴与轴承抱死事故。通过对其抱死事故进行详细分析后,提出了改进措施,取得了较好效果。

油封温度场的数值模拟与实验研究

利用有限元模拟得到油封唇口的柯西接触应力和接触宽度,并计算得到油膜厚度;建立二维轴对称CFD数值模型,考虑油封橡胶的导热和散热作用,模拟油封唇口温度场分布;通过红外测温实验对模拟结果进行验证。CFD数值模拟结果表明:生热率、唇口最高温度和油封唇口与轴表面最大温差都随轴转速增加而增加;生热率和油封唇口与轴表面最大温差随油温增加而减小,唇口最高温度随油温增加而增加;油温对油膜厚度的影响大于轴转速对油膜厚度的影响,而转速是影响唇口最高温度的最主要因素;考虑油封橡胶的导热和散热作用,能够更加真实地反应出油封的摩擦生热和散热机制。红外测温实验结果与CFD数值模拟结果的偏差小于2%,说明CFD数值模拟得到的油封温度场与实际相符。

油封唇口静态接触特性的有限元分析

为研究油封唇口和轴表面的静态接触特性,利用Ansys有限元分析软件建立油封二维轴对称有限元模型,获得油封唇口的应力和变形,分析安装过盈量、橡胶弹性模量和油封内径对密封唇口接触压力、接触宽度和径向力等接触特性参数的影响。结果表明,随着安装过盈量增加,唇口接触压力的非对称分布特点越显著,最大接触压力先增加后减少,接触宽度先缓慢增加后快速增加,径向力呈近似线性增加的变化规律;过盈量一定时,随着橡胶弹性模量提高,唇口接触特性参数增大;随着油封内径增大,唇口接触特性参数减小。

油封唇口温度变化对密封性能的影响

基于流量因子统计学方法建立油封唇口的混合流体润滑模型,耦合油封的能量守恒方程及黏温方程,通过迭代求解获得油封唇口的温度分布、不同转速下油封唇口的最高温度及温差变化情况;对比分析考虑和不考虑温差情况下油封各项密封性能。结果表明:随着转速的增大,唇口最高温度线性递增,而唇口温差先增大后减小;油封工作时,唇口区域的温度先迅速升高后下降,越靠近唇尖的位置温度越高;与不考虑温度的情况比较,考虑温度变化的影响时密封区域的油膜厚度减小,油膜承载力下降,不利于密封。

双唇型油封的密封性能及其结构优化

利用有限元分析软件模拟分析双唇油封主唇区域的静态接触压力分布,并与单唇油封的静态接触压力进行比较;同时分析双唇油封安装后副唇的位移和变形。结果表明:油封的腰部结构不同导致双唇油封主唇区域密封效果低于单唇油封;副唇的位移和变形导致在实际运行中副唇与旋转轴存在空隙,影响防尘效果。为改善双唇油封的性能,提出采用渐进式腰部结构代替原弓形腰部结构和采用较长的防尘唇的双唇型油封结构优化方案。结果表明:采用渐进式腰部结构的双唇油封的主唇口接触压力曲线更接近单唇油封,密封效果优于普通双唇油封;采用较长的防尘唇,且安装时使防尘唇与旋转轴之间具有一定的过盈量,可以使防尘唇在油封装配变形后仍保持与旋转轴接触,减少了防尘唇唇尖与旋转轴之间的空隙,能够有效地提升防尘效果。

油封唇口压力大小及分布的有限元分析

利用ANSYS建立了橡胶油封的2维轴对称模型,分析了过盈量、唇口接触宽度R,弹簧劲度以及后唇角β与油封唇口压力大小及分布的关系。分析结果验证了前人在油封设计及应用选型方面经验的正确性。该分析方法在油封设计及选型方面将起到一定的指导意义。这些分析为油封的构型优化奠定了基础。

旋转式骨架油封关键参数对主唇配合区的影响分析

模拟分析旋转式骨架油封关键参数对主唇过盈配合区变形和应力的影响。结果表明,随着过盈量(δ)、弹簧中心与唇尖轴向距离(R)、弹簧刚度系数(K)和油面角(α)增大,油封主唇产生的最大von Mises应力和最大接触压力的变化规律相似;油侧接触宽度几乎不受各参数变化的影响;δ和K对最大接触压力和接触宽度的影响均较大。

往复式骨架油封温度场的动态分析

针对往复式骨架油封因温度过高,造成唇口损伤的问题,采用ABAQUS软件模拟往复式骨架油封唇口温度分布,并研究过盈量、流体压力、往复速度和摩擦因数对往复式骨架油封唇口处的温度影响,依据所选橡胶材料的适用温度范围并对照分析结果,得出过盈量、流体压力、往复速度和摩擦因数的合理取值区间。结果表明:过盈量、流体压力、往复速度和摩擦因数的增加,会使往复式骨架油封唇口处的温度升高,进而影响往复式骨架油封的密封性能;往复速度与运行时间共同作用,使唇口处的温度在某一速度附近出现骤升现象;与内行程相比,过盈量、流体压力、往复速度和摩擦因数对外行程中唇口处的温度影响更大,使唇口处的温度具有更大增幅以及更高的温度值,这表明因温度过高造成唇口损伤的现象更易发生在外行程。

橡胶油封唇口温度及其对润滑失效影响

通过理论分析得到与温度相关的油膜厚度表达式,同时建立油封工作的二维轴对称模型,考虑润滑油膜厚度与黏温效应,分析了旋转轴转速和油封周向载荷对油封唇口温度分布、最高温度和温升的影响,以及唇口温度对油封润滑失效的影响。结果表明:油封唇口附近温度梯度较大,油封与旋转轴之间产生的摩擦热主要通过旋转轴和润滑油散失;油封唇口最高温度和唇口温升随转速增加而增加,随周向载荷增加而增加;唇口温升增加导致润滑油黏度降低,使得油膜厚度减小,当油膜厚度小于临界膜厚时油封会出现润滑失效。

髙线轧机轧辊箱进水问题探讨

针对高速线材轧制过程中轧辊箱进水这一普遍存在的问题,分析轧辊箱进水的原因及相应对策。

电机用旋转轴唇形油封漏油的有效解决方案

为了解决车用起动电机生产中出现的旋转轴唇形油封漏油问题,以铝合金腔体为例进行了研究。首先通过实验找到铝合金腔体最为合适的表面粗糙度范围,然后在装配工艺工装方面进行实验,得出旋转轴唇形油封安装的正确方式,包括安装过程中油封的润滑、最佳卸荷方式以及相关工艺装备的合理改进等。经过改进后的工艺方案从根本上解决了旋转轴唇形油封的漏油问题。

新型HD密封在轧机油膜轴承上的应用

HD密封是基于DF密封而开发的一种新型密封,它集静密封、唇式密封及迷宫密封于一体,同时具有油封和水封的功能。与DF密封相比,HD密封在密封唇、挡板结构、水封结构等方面进行了改进设计,受力分析以及与缸体的配合情况分析表明,HD密封唇部的应力分布幅度要比DF密封的宽,在唇臂处可提供更大的弹力,密封作用力更集中,磨损量相对减少。HD密封在珠钢CSP油膜轴承密封系统的应用表明,HD密封使用寿命相比DF密封可提高20%～30%,密封效果更好。

有效延长螺旋输送机使用寿命的设计

通过对现行螺旋输送机在使用过程中出现的故障进行分析和研究,找出了其根本原因是密封设计的不合理。为了提高螺旋输送机的使用寿命,介绍了一种切实可行的密封措施。

轴表面粗糙度以及温度对唇形油封密封性能的影响

为了研究轴表面粗糙度以及油膜温度对唇形油封密封性能的影响,根据油封密封机理,建立了油封唇口与旋转轴之间的流体动力学模型和热学模型以及3种轴表面模型,以泵送率和承载力为密封性能评价指标,研究了油封工作参数以及结构参数对密封性能影响。研究表明:温度的上升将减少油封的泵送率和承载力,在1500 r/min前后承载力呈现先下降后上升的趋势。增大转速能够显著得提升泵送率,但是对承载力的提升十分有限。同等条件下,转速每增加1 m/s,泵送率平均增大1.2 mL/h,承载力平均增大0.19 N。承载力对轴粗糙度比较敏感。轴与唇口的粗糙度比值从0到0.05,承载力平均增加1.53 N。具有平缓波峰波谷的轴表面更能提升承载力。

W形密封唇油封结构的有限元分析

采用有限元分析软件分析W形密封唇油封受压前后唇口的变形情况,以及接触压力的变化情况。在设计W形密封唇油封时应注意主唇及副唇的过盈量设计,挡圈的内径尺寸不能太大,过大会使得防尘附唇挤进挡圈与轴的间隙里。骨架与橡胶黏接处的应力很大,设计时应确保橡胶与骨架间的黏合。W形密封唇油封的有限元分析方法提高了W形密封唇油封的设计质量,优化了产品结构,缩短了产品设计周期。

基于正交试验的曲轴油封结构参数研究

为研究发动机曲轴油封结构参数对密封性能的影响,以规格为Φ80×Φ100×8.5的曲轴油封为研究对象,基于正交试验设计原理,结合有限元分析方法,研究结构参数油面唇角(α)、气面唇角(β)、安装过盈量(δ)、弹簧中心到唇口轴向距离(r)、油封腰厚(s)和弹簧劲度系数(k)对唇口平均接触压力(P_(av))和唇口单位周长径向力(F_(r))影响的大小顺序;优化目标为最大P_(av)和最小F_(r),得到最优结构参数组合。结果表明:结构参数对P_(av)和Fr影响的大小顺序分别为β,δ,k,s,α,r和k,δ,r,s,β,α;与优化前曲轴油封相比,优化后曲轴油封的P_(av)增大2.61%,Fr减小28.74%,使用寿命显著延长。