考虑表面粗糙度与空化效应的组合密封润滑分析

为了研究表面粗糙度及空化效应对压裂泵柱塞密封副密封性能的影响,基于稳态Reynolds方程,建立了粗糙峰和空化效应影响下组合密封的弹流润滑数值模型.在数值模拟基础上,采用有限体积法求解稳态Reynolds方程,研究了密封副在表面粗糙度影响下的油膜厚度、油膜压力、油膜流速分布规律,以及不同的往复速度和滑环表面粗糙度对密封性能的影响.结果表明,外行程流体动压效应微弱,油膜在空气侧附近会出现空化现象;较高的往复速度有利于减小泄漏量及摩擦阻力;滑环表面粗糙度从0.8μm增加到1.8μm时,净泄漏量与外行程摩擦力分别升高了180.4%和11.17%.因此,在工作过程中应设置较高的往复速度和使用较低粗糙度的滑环以提高密封性能.

耐磨球阀密封副寿命可靠性分析

密封副是影响耐磨球阀稳定运行关键组件之一,在温度和压力耦合载荷作用下产生的应力易造成密封失效或启闭扭矩过大等问题。当密封副材料在低于其屈服强度的循环应力下长期工作时,容易发生疲劳断裂现象,影响阀门正常使用。长期运行时,交变载荷产生的疲劳断裂,易降低密封副寿命,阀门使用周期变短。以四川苏克流体控制设备股份有限公司生产的耐磨球阀为载体,借助软件SolidWorks计算得到密封副的最小应力值为6.678 MPa,满足密封要求;以计算应力值为交变载荷,选取适合的疲劳曲线,得到密封副最小生命周期为134069次循环,满足阀门服役寿命1×105次循环要求。

不同材料配副机械密封对密封介质适应性研究

针对某双端面机械密封,分析了硬质合金配对碳石墨、硬质合金配对碳化硅两种组对方式在不同温度的清水和液压油中的温度场,结果显示:冲洗液为水时,冲洗流量增大,密封环温升下降不明显,冲洗液为油时,冲洗流量增大,密封环温升下降较大;液压油作为冲洗液时密封端面最高温度较水作为冲洗液时最高温度高25~42℃;采用水作为冲洗液时,冲洗液在不同温度下密封环最高温升都在11℃左右,合理控制冲洗液温度可有效解决密封环端面温升问题;采用液压油作为冲洗液时,密封环端面温升在33~54℃之间,单纯控制冲洗液温度和流量都不能有效降低密封环温升,在此工况下硬质合金和碳化硅组对性能更优。

基于摩擦热效应的刷式密封摩擦副匹配性实验研究

刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种不同涂层材料的摩擦转盘,实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响,通过对比分析刷式密封最高温度以及磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量,获取了刷丝与转子涂层材料的匹配性关系。研究结果表明:刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定,随着干涉量的增大而升高,干涉量由0.3 mm增大至0.4 mm,刷丝平均最高温升达39.96℃;最高温度随着刷丝束厚度的增加而升高,随着后挡板保护高度的增大而降低;当刷丝材料为钴基高温合金GH605时,最佳转子涂层材料为WC,当刷丝材料为镍基高温合金GH4169时,最佳转子涂层材料为ZrO_(2),此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量,且耐磨性能高于其他匹配材料。

介质压力对卡套式管路连接副密封性能的影响

基于航空发动机用卡套式管路连接副的真实物理参数建立其有限元模型,分析了预紧力与介质压力对连接副密封性能的影响。首先将预紧力矩转化为均布载荷施加在卡套端头,得到了预紧力矩下的连接副密封性能规律;其次将介质压力等效为均布载荷施加在预紧状态下的连接副模型上,分析了不同介质压力与循环介质压力对连接副密封性能的影响。结果表明,连接副的密封性能会在循环介质压力的影响下发生一定程度的下降,随后保持平稳,压力峰值越高,达到平稳所需的循环数越少。

新月形微织构对金属/橡胶密封副摩擦性能的影响

采用电液作动器金属/橡胶密封副几何模型和流体润滑理论,建立织构化金属/橡胶密封副动压润滑数值理论模型,通过仿真模拟研究了新月形织构面积密度、分布角度等织构参数和运动速度对密封副动压润滑性能的影响。结果表明:随着织构面积密度和分布角度的增加,油膜承载力均呈先上升后下降的态势,且在织构密度为12.8%和织构角度为90°时,油膜承载力最大,摩擦因数最小。摩擦副之间相对速度对密封副摩擦性能有影响:相对速度增加,油膜承载力增大,摩擦因数减小。新月形微织构能够有效改善金属/橡胶密封副摩擦性能。合理设计新月形织构参数,可以显著提高金属/橡胶密封副的润滑性能,增强耐磨性。

活塞式蓄能器密封副装配技术的仿真和应用

以活塞式蓄能器密封副压装过程为研究对象,提出一种数字化精密装配技术。由于蓄能器活塞装配密封件时不能直接判断其装配效果,创建预估装配力模型的方法。通过分析装配过程中装配力的摩擦系数、尺寸公差等,采用ANSYS对X形密封圈装配路径全程进行有限元分析。以仿真结果为基础,确立合格包络范围。该装配工艺方法采用数字化采集方法,可提高活塞式蓄能器装配效率和产品质量一致性,具有广泛应用前景。

超高压机械密封结构型式探讨

超高压机械密封作为各类高端装备的核心零部件,其工作可靠性对于装备效能提升和运行寿命有着重要影响。介绍了超高压机械密封工作参数和研究目标,分析了目前超高压机械密封型式及特点,并针对超高压机械密封面临的难题进行了分析,提出了相应对策。

滑靴材料及封严带结构对摩擦副性能的影响

目前,高压柱塞泵普遍采用滑靴的柱塞结构,滑靴不仅增大了与斜盘的接触面,减小了接触应力,而且其封严带结构,使滑靴与斜盘表面之间形成一层润滑油膜,极大地降低了滑靴-斜盘摩擦副之间的摩擦损失,提高了整泵机械效率。柱塞泵最高工作压力不同,滑靴封严带也随之采用不同结构。该文通过故障分析、理论研究和仿真计算滑靴副PV值,并结合试验验证的方式,阐述了3种不同封严带结构的滑靴在工程实际中的应用。

油气混相回流泵送密封结构启动过程摩擦磨损性能试验

针对航空发动机轴承腔油气混相回流泵送密封(OG-RPS)结构启动过程中转速低于开启转速时密封端面易发生摩擦磨损问题,采用Plint摩擦磨损试验机进行了摩擦学性能试验。选择浸锑石墨和浸树脂石墨2种典型软环,18Cr2Ni4WA钢、表面喷涂Al2O3陶瓷和表面喷涂Cr2O3陶瓷3种典型硬环,改变转速和载荷模拟密封启动过程的速度和端面比压变化,监测密封端面摩擦系数和温度,并与机械密封结构试验数据进行对比。结果表明:螺旋槽能有效提升摩擦副润滑特性,减少表面磨损,大幅降低摩擦系数和温升,最高可分别降低73.02%和63.41%;表面喷涂陶瓷能有效提高密封面抗磨损性能,其摩擦面更平滑;对摩擦副组对浸树脂石墨和表面喷涂陶瓷更容易获得超低摩擦系数(COF<0.01)。研究结果可为航空发动机轴承腔OG-RPS密封环设计选材和性能优化提供数据支撑。

隔膜式差压液位变送器的选型应用

隔膜式差压液位变送器安装方便,结构简单,因而在石油化工行业应用广泛。针对隔膜式差压液位变送器测量不准确、仪表使用寿命短的问题,通过对差压变送器的安装方式、静压限制、填充液及隔膜密封件等的分析,给出了工程设计中的选型方案及注意事项,提升了测量精度及耐用性,并提出电子配对式相较传统隔膜式差压液位变送器的优缺点。通过采用合理的变送器选型方案,为工程应用提供有效的数据支持。

三偏心结构蝶阀金属密封副干涉几何学分析

分析了三偏心结构蝶阀的密封副干涉计算原理 ,通过计算机程序分析计算了蝶板回转中心相对于流道中心的径向偏心、回转中心与蝶板中面的轴向偏心、圆锥轴线角度偏心以及圆锥半锥角对三偏心结构密封副干涉的影响 。

压裂泵柱塞密封副优化技术的发展与展望

为了打破压裂泵柱塞密封副优化技术的瓶颈、进一步提升压裂设备的工作性能、实现油气增产,从压裂泵柱塞密封系统的实际工况和密封机理出发,概述了压裂泵柱塞密封副失效的研究现状,梳理和总结了现有的压裂泵柱塞密封副优化技术;在此基础上,结合摩擦学和材料学等相关领域的最新研究成果,对我国压裂泵柱塞密封副优化技术未来的发展提出了建议和展望。研究结果表明:①表面织构技术已被证实能显著降低柱塞密封副的摩擦磨损,应积极设计和开展压裂泵实际工况下的全尺寸织构化柱塞密封系统试验,以推动表面织构化柱塞的应用进程;②针对橡胶密封件的性能短板以及压裂泵柱塞密封系统的工作要求,亟需采用材料改性技术来进一步增强密封橡胶的综合性能;③表面织构技术、表面涂层技术、材料改性技术在减摩抗磨等方面的协同效应决定了将其复合成压裂泵柱塞密封副优化新技术的可行性和必要性,未来应着手解决复合技术在压裂泵工况下的实际应用问题。结论认为,我国油气资源的勘探开发现状对压裂设备的工作性能提出了更高的要求,压裂泵柱塞密封副的优化必须结合自身实际,对多学科领域的相关理论和方法进行借鉴、消化、吸收与再创新,进而形成一套符合我国实际的压裂泵柱塞密封副优化技术。

碳化硅材料在机械密封中的应用

针对密封环材料的性能直接影响机械密封的使用性能和寿命,讨论了机械密封对密封副材料的各种性能要求,介绍了机械密封常用碳化硅材料的种类和特点。通过与碳化钨对比,指出碳化硅具有密度低、耐腐蚀性能和热力性能好,与碳石墨配对以及自身配对时摩擦系数低、硬度极高等优良性能,由此分析可知碳化硅密封环可应用于高温、高压、高转速、腐蚀性介质和含有固体颗粒介质等工况下的机械密封中。结果表明,碳化硅是作为机械密封硬环最理想的材料。

机械密封摩擦副端面分形维数的优化

机械密封摩擦副接触端面的分形维数对摩擦副摩擦磨损特性和密封性能有着重要的影响。依据机械密封摩擦副端面接触分形模型和泄漏分形模型,分别研究了有利于减轻端面磨损的最优分形维数和基于允许泄漏率的最优分形维数。用数值计算方法得出了NHM70型机械密封摩擦副端面弹性接触面积比Are/Ar与分形维数D的关系曲线及泄漏率q与分形维数D的关系曲线。在自行设计的试验装置上,进行了NHM70型机械密封试验研究。通过理论计算和试验验证表明,在综合考虑磨损率、泄漏率和加工成本后,NHM70型机械密封软质环端面的最优分形维数为1.61。

月球车驱动系统密封副加速寿命试验研究

为了适应月球车长寿命、高可靠性的要求 ,利用变载荷谱加速寿命试验方法对月球车驱动系统的密封副进行了寿命试验研究。在分析月球环境的基础上 ,研究了月球车密封材料的关键故障模式和故障机理 ,设计了基于温度变化率和驱动转速的加速应力试验剖面 ,建立了混合威布尔分布的综合应力加速寿命试验模型和统计分析方法。通过寿命试验 ,给出了月球车密封副在常规应力下的寿命特征 ,从而为月球车的设计和研制及月球车驱动系统密封配对材料的选取提供试验验证依据。分析结果表明 。

阀门密封副摩擦学性能研究

阀门的密封性能取决于阀盘与阀座组成的密封副性能,而阀盘与阀座组成的摩擦副性能又是影响其密封性能的主要因素。通过对各种密封副进行摩擦学试验,比较了各自的摩擦学性能,发现通过对阀座材料进行等离子喷涂镍基合金以及将阀盘材料更换为超高分子量聚乙烯,可有效改善其摩擦学性能,达到改进阀门密封性能的目的。

煤油介质轴向柱塞泵设计的关键技术

轴向柱塞泵结构组成复杂,是技术含量较高的液压元件,其工作涉及到固体场、流场和热场等多场耦合问题,以煤油为工作介质的轴向柱塞泵更是增加了设计难度。根据煤油介质黏度低、易泄漏的特点,从柱塞泵的结构形式、运动分析、轴尾密封和摩擦副材料四个方面入手,研究了煤油介质轴向柱塞泵设计的关键技术,为煤油泵的研发奠定了基础,同时可为其他低黏度介质柱塞泵的设计提供参考。

艉轴端面密封副摩擦学性能研究

对舰用艉轴密封副材料进行了筛选和研究 ,结果表明在不锈钢基体上热喷熔镍基合金不仅经济性好 ,而且其与YG8组成的摩擦副具有极其优异的摩擦学性能 ,优于硬质合金摩擦副。

梭式止回阀的结构设计与三维建模

介绍了梭式止回阀的结构特点和工作原理,给出了阀的主要结构设计要点,并且详细介绍了一种弹簧设计的快速算法.还根据阀的结构特点提出了应用Pro/Engineer软件作为三维实体建模的工具,并且分析了各零件的主要建模方法.