油罐车自主加注臂密封圈响应面优化及分析

为了提高油罐车自主加注臂前端快接装置的密封性能,设计了一种内胀式橡胶密封圈,并结合响应面法和有限元法对密封圈进行了优化和分析。首先,基于有限元软件ANSYS Workbench对密封圈进行建模和仿真,研究了密封圈的倒圆半径、厚度和压缩量对密封圈性能的影响;然后,将密封圈与管壁的接触面积、接触压力和所受等效应力作为优化目标,利用Design⁃Expert软件建立了密封结构的优化模型,并通过多目标优化获得最优设计方案;最后,进行了密封圈优化前后的性能对比和分析。数值测试表明,在最大3 MPa介质压力下,优化后密封圈的接触压力提升了1.3 MPa,有效接触面积更大,且接触带更加集中,有利于实现快接装置和油罐车加注口的有效密封,同时等效应力降低了4.3%,有助于延长密封圈的使用寿命。

Y形组合密封的密封性能研究

应用ABAQUS软件建立YO组合密封的有限元模型,分别比较Y形组合密封与Y形密封、聚氨酯和丁腈橡胶2种材料的Y形组合密封,在密封区域的静态接触压力和Mises应力分布,分析O形圈截面直径对2种材料Y形组合密封性能的影响规律。结果表明:Y形组合密封在密封区域的接触压力和Mises应力均大于相同规格、材料的Y形圈,且外行程时Y形组合密封接触压力增大更明显,应力分布更均匀,验证了Y形组合密封的双重密封和改善根部抗撕裂的特性;在O形圈截面直径相同的情况下,聚氨酯组合密封外行程与内行程的最大接触压力差值远远高于丁腈橡胶组合密封,而丁腈橡胶组合密封Mises应力分布更均匀;随着O形圈截面直径的增大,聚氨酯组合密封的最大接触压力呈现先增大后减小的趋势,丁腈橡胶组合密封呈现逐渐减小的趋势,但两者的Mises应力均呈现逐渐增大的趋势,且丁腈橡胶组合密封增大更显著。研究结果为不同工作条件下密封件的选择提供了参考依据。

电气设备橡胶密封圈失效分析

对变压器和电气绝缘开关设备(GIS)橡胶密封圈失效进行分析。结果表明:故障变压器故障相橡胶密封圈侧面存在长度为1 mm的2条裂纹,且橡胶密封圈的邵尔A型硬度提高和回弹值减小,橡胶密封圈出现老化失效现象;故障GIS开裂橡胶密封圈的裂纹起始处的Zn元素质量分数高于断面台阶处,即橡胶密封材料的填料分散不均匀,导致橡胶密封圈的物理性能降低,橡胶密封圈出现开裂失效现象。

高压氢气下橡胶密封圈的密封性能研究进展

综述高压氢气下橡胶密封圈的密封性能研究进展,重点介绍氢气在橡胶中的渗透性能和高压氢气下橡胶密封圈密封失效的影响因素以及高压氢气下橡胶密封圈的密封性能分析方法。氢气在橡胶中的渗透性能影响因素为填料种类、氢气压力、橡胶种类,高压氢气下橡胶密封圈密封失效的影响因素主要为泄爆效应和体积膨胀,高压氢气下橡胶密封圈的密封性能分析方法主要包括原位可视化分析和有限元分析。高压氢气密封用橡胶密封圈未来的研究方向是扩展填料和橡胶种类,开发系统性研究和测试设备。

低温环境下橡胶O形圈密封性能的流固耦合分析

为探究温度、表面形貌特征、材料性能对橡胶密封圈的密封性能影响,通过实验获得不同温度下橡胶材料的力学性能参数;基于ABAQUS软件建立橡胶密封件的有限元仿真模型,对O形圈加压降温过程进行顺序耦合的固热分析,得到O形圈与密封界面处的接触应力分布;基于Kalker提出的接触变分原理,使用傅里叶变换进行接触力学分析,建立了接触应力与表面微观形貌的数值关系;采用Persson的渗流理论计算了O形圈密封件的泄漏率。结果表明:随着环境温度的降低,接触压力曲线发生明显变化,接触宽度减小;当温度降低至橡胶材料玻璃化转变温度附近,弹性模量陡增,橡胶材料失去回弹性能,O形圈密封性能降低,发生泄漏。

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。

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。

基于改进YOLOv7-tiny的橡胶密封圈缺陷检测方法

针对橡胶密封圈表面缺陷传统检测效率低下的问题,提出一种改进YOLOv7-tiny的橡胶密封圈表面缺陷检测算法。在主干特征提取网络中引入PConv优化ELAN结构,增强算法特征提取能力,并减少参数量;在特征融合网络中引入全局注意力机制(GAM),利用每一对三维通道、空间宽度和空间高度之间的注意力权重,在3个维度上捕捉重要特征来提高效率,增强算法特征融合能力;使用WIoU损失函数优化原边界框损失函数,通过符合情况的梯度增益分配策略,增强算法对检测目标的定位能力;增加P2小目标检测层,加强深层与浅层特征信息的融合,增强算法对小目标缺陷的检测能力。在O-Rings数据集进行实验对比,改进后的算法与YOLOv7-tiny算法比较,mAP提升了7.8%,达到了90.9%的检测精度,能够满足实际工业生产需求。

高寒环境对GIS设备用EPDM橡胶密封圈的影响研究

本研究模拟高寒地区,将气体绝缘开关(GIS)设备常用的三元乙丙橡胶(EPDM)密封圈在-55℃进行处理,考察低温对该类密封圈表面形貌、结构、玻璃化转变温度和力学性能(拉伸与压缩永久变形)的影响。结果表明:低温处理未对密封圈中大分子链结构造成破坏,但易导致喷霜发生,玻璃化转变温度有升高趋势。密封圈力学性能在低温处理后发生较大变化:硬度、断裂强度减小,断裂伸长率、压缩永久变形增大。拉伸性能变化程度和高寒环境交变温差幅度有关,幅度越大,密封圈断裂强度损失越大。

基于圆弧模型的氟橡胶密封圈加速老化试验数据处理方法

目的快速评估氟橡胶密封圈的贮存寿命,解决评估过程中经验常数难以确定的问题。方法利用圆弧模型分析高温加速试验过程中φ17.5 mm×2.4 mm规格氟橡胶O形密封圈压缩永久变形随加速老化时间的性能,确定氟橡胶密封圈性能的参数初始值,对性能测试数据进行变换,利用最小二乘法,对圆弧半径和老化时间进行二项式数据拟合,得到某加速温度下圆弧半径与老化时间的数学关系式,进而计算任意老化时间的速度常数,并基于Arrhenius模型进行数据拟合,外推基准贮存温度条件下该型氟橡胶密封圈的贮存寿命。利用5个应力条件下高温加速老化试验的性能退化数据,验证本文提出的数据处理方法。结果通过对试验数据的处理,利用圆弧模型能够评估给出该型氟橡胶密封圈寿命结论为32.2 a,贮存寿命结论与设计要求25 a更为接近。结论基于圆弧模型能够进行有规律退化数据的分析处理,避免了传统数据处理方法中经验常数多次逼近求解过程,具有较高的工程应用价值。

建筑给排水管道橡胶密封圈老化程度测试及密封性能分析

为延长给排水管道橡胶密封圈的使用寿命,通过建筑给排水管道橡胶密封圈老化程度测试,分析其密封性能。以固定质量分数的三元乙丙橡胶、炭黑N115、氧化锌、硬脂酸与不同质量分数的硫磺、防老剂4010NA、促进剂TMTD/NS、增塑剂A为配方材料,制备不同配比的建筑给排水管道三元乙丙橡胶密封圈。采用正交试验法通过在85℃污水介质下,研究不同配方材料添加量对三元乙丙橡胶密封圈老化性能指标的影响,获取三元乙丙橡胶密封圈试件最佳配比;通过对试验管道作漏水检测以及不同热氧老化试验,分析试件的耐老化性能与密封性能。试验结果表明:硫磺、防老剂4010NA、促进剂TMTA、促进剂NS、增塑剂A的配比为0.6∶2.2∶1.8∶1.5∶2时,制备的密封圈试件压缩率指标最高、压缩永久变形指标值最小;热氧老化温度为85,100℃时,经90 d老化,密封圈试件密封性能最突出;热氧老化温度升至115,130℃,分别经17,5 d老化后,其密封性能明显下降;24%压缩率下,管道可承受的最大压力为4 MPa,在该压力下仍能保证管道不漏水。

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。

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。

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。

Storage life of silicone rubber sealing ring used in solid rocket motor

It is urgent to carry out detailed research on storage performance of rubber sealing ring to get the criterion for its storage life. This paper acquires material ageing regularity by theoretical analysis and experimental confirmation. On this condition, failure mode and failure criterion of typical sealing structure is studied, and the failure mechanism is found. Thus by analyzing the stress distribution, the relationship between ageing state and sealing condition is established. Rationalization proposal is put forward and storage life of sealing ring is evaluated. The research mentionedabove has special reference to the design of sealing structures and can provide reference for prolonging their service life.

O-ring橡胶密封圈的耐老化性能研究

通过自然老化、加速老化和介质老化对手表丁腈橡胶O-ring密封圈的耐老化性能进行研究。结果表明,经过40个月常温下自然老化后,O-ring密封圈老化性能未完全失效;在60℃、85℃和100℃三种温度下的加速老化下,24h内对老化性能影响较大,随着加速老化时间的延长,开始进入缓慢老化阶段;其耐盐雾腐蚀性能较好,此外,酒精浸泡30min,对O-ring密封性能无影响。

基于虚拟制备的大环径比O形金属橡胶密封件结构性能研究

金属橡胶密封件(MRS)作为一种新型轻质弹性金属结构,可以替代传统聚合物材料密封件在极端环境中使用。但由于MRS结构的复杂与制备工艺的繁琐,MRS结构特性与力学性能无法精确设计而影响了工程应用。针对这一不足,基于计算机仿真技术,对大环径比O形MRS的制备工艺流程进行数值模拟,采用虚拟制备构建可以真实反映MRS宏观力学性能及微观复杂结构的模型,并依据实际工况对MRS不同压缩工况下的模型进行静力学仿真分析,分析压缩率对于密封系统摩擦界面的接触特性及其结构响应的影响,结果表明其接触特性受到压缩工况及包覆层塑性失效的共同作用。以静力学仿真输出的细观接触应力为参量,结合间隙流动模型,对密封件泄漏率进行仿真和计算,分析其泄漏率的影响因素,结果表明在密封件不发生塑性失效的前提下,较大的压缩率可以减少泄漏。研究结果对新型宽温域密封件的参数设计、性能研究与推广应用有一定的指导意义。

大环径比O形复合金属密封件制备工艺及静力学性能研究

针对工业领域中对于大口径耐高温的金属密封件的迫切需求,开发一种将勾连交叉缠绕而成的螺旋网状金属橡胶嵌入有一定开口槽的不锈钢细环中的大环径比O形复合金属密封件,探究大环径比O形复合金属密封件的制备工艺,包含金属橡胶弹性内芯以及不锈钢包覆层两部分的制备工艺。研究4种不同孔隙度的金属橡胶密封件在准静态常温下的力学性能,分析载荷、孔隙度对金属橡胶密封件力学性能的影响。研究结果表明,复合金属橡胶密封件在高承载下具有良好的密封特性,当载荷增大后,密封件的力学性能更加趋于稳定;且随着孔隙度的减小,承载能力越来越大。基于静力学性能试验,建立含有不锈钢包覆的金属橡胶密封件的多项式拟合函数,发现六阶多项式能够较好地对试验数据进行拟合,由此可计算分析金属橡胶密封件的静刚度与位移之间的变化规律,从而可以在工程上得到更好的应用。

某密封结构密封介质仿真分析及其泄漏特性试验研究

针对高超声速飞行器起落架舱门密封结构存在的流体泄漏问题,以P型橡胶密封圈为研究对象,采用有限元仿真分析与密封试验相结合的方法,对密封结构的密封泄漏特性进行了研究。首先,准备了待测密封件(橡胶P型密封圈),并依据其固有理化特性以及试验需求与目标,搭建了密封测试用试验器工装与配套控制系统;然后,建立了试验器及P型密封圈的有限元模型,并结合实际工况条件施加了载荷与边界条件,进行了试验器主体的有限元热分析和P型圈的有限元压缩仿真分析;最后,设计了测试方案,在不同压缩率以及不同开孔数目的工况条件下,对各类密封件开展了常温与高温气体泄漏量检测试验。研究结果表明:P型圈的密封性能对压缩率和开孔数的变化较为敏感,在一定压缩率范围内,其泄漏量随压缩率的增大而减小;以恒定方向通入流体,其泄漏量随密封介质开孔数的增加而减小,且呈倍率线性函数关系。

基于ANSYS的O形圈活动量对密封性能影响探究

以某飞机某部位作动筒渗漏和密封圈扭转断裂的故障为切入点,利用有限元分析软件ANSYS建立O形橡胶密封圈(简称O形圈)的二维轴对称模型,对装配阶段和静压阶段下不同配合间隙、沟槽深度、沟槽宽度、圆柱度和偏载对密封性能的影响进行分析。结果表明:在一定范围内,配合间隙、沟槽深度、沟槽宽度对密封性能影响较大,而圆柱度和偏载对密封性能影响较小;在允许的范围内,较小的配合间隙、合适的沟槽深度和宽度能够得到优异的密封性能。该作动筒的O形圈发生渗漏和扭转断裂的原因为密封槽宽度偏大,综合考虑,对密封槽宽度进行改进能够有效提升O形圈的密封性能。