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斯特林机活塞环性能分析及其结构参数优化
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作者 杨东亚 闪文帅 +2 位作者 李金龙 牛钦楦 高贵 《振动与冲击》 北大核心 2025年第12期130-140,共11页
为改善斯特林机活塞环密封性能,首先利用数值仿真分析了活塞环在压差作用下的力学特性,获取了装配过盈量δ、浮动环轴向厚度σ、浮动环外径D和皮碗唇缘深度L这4个结构参数对活塞环密封性能的影响规律。在此基础上,利用响应面法以活塞环... 为改善斯特林机活塞环密封性能,首先利用数值仿真分析了活塞环在压差作用下的力学特性,获取了装配过盈量δ、浮动环轴向厚度σ、浮动环外径D和皮碗唇缘深度L这4个结构参数对活塞环密封性能的影响规律。在此基础上,利用响应面法以活塞环-缸套接触面接触压力趋近以试验结果所设的望目值为优化目标,对活塞环的上述4个结构参数进行优化以确定其最佳组合方案。结果表明:浮动环与缸套密封界面最大接触压力随δ的增加而增加,随σ的增加呈先增后减,随D的增加呈先减后增,随L增加呈先平稳波动后增加。通过估计回归系数和方差分析发现,结构参数影响力有差异,σ对最大接触压力影响最显著,其次是L和D,δ最小。此外,σ与L的交互项对响应的影响显著。当δ为0.03 mm、σ为1.05mm、D为55.6 mm、L为0.95 mm时,活塞环Ⅰ密封面上的最大接触压力由12.124 MPa降至10.717 MPa,活塞环Ⅱ上由4.0270 MPa升至4.3287 MPa。利用THT07-135高温摩擦磨损试验机验证表明,优化后摩擦面温升下降、摩擦因数上升且磨损率显著降低、优化设计科学有效。这种反求引导式优化设计方法可为高性能密封件的研制提供有效方案。 展开更多
关键词 斯特林机 活塞环密封 接触压力 参数优化 响应面法
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煤矿井下长钻孔保压取样器研制与应用
2
作者 王冕 何伟 +2 位作者 王红涛 赵永超 于红 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期19-26,共8页
针对煤矿井下长钻孔取样过程中存在的瓦斯损失量大、孔内条件复杂、煤样钻取率低等技术难点,设计了以高压水为驱动力、以活塞为驱动装置、以球阀为密封装置的保压取样器。该取样器通过钻杆传递水压的变化控制球阀的开启和关闭,实现煤样... 针对煤矿井下长钻孔取样过程中存在的瓦斯损失量大、孔内条件复杂、煤样钻取率低等技术难点,设计了以高压水为驱动力、以活塞为驱动装置、以球阀为密封装置的保压取样器。该取样器通过钻杆传递水压的变化控制球阀的开启和关闭,实现煤样的高效钻取和密封保压。采用该取样器分别进行了3组常规钻孔和18组长钻孔取样试验,最大取样深度为297 m,取样过程煤层暴露时间均控制在5 min内,所取煤样瓦斯含量测定结果表明:在同一工作面,采用保压取样器取样比常规取样方式取样测试的煤层瓦斯含量大0.01~1.34 m^(3)/t,且长钻孔取样深度对煤层瓦斯含量测试数值无明显影响,表明保压取样器在取样成功后具有良好的密封保压性能,达到了煤矿井下长钻孔取样测试煤层瓦斯含量的目的。 展开更多
关键词 煤层瓦斯含量测定 长钻孔取样 保压取样器 球阀密封 活塞驱动
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超高压液驱活塞压缩机密封结构及泄漏量计算
3
作者 王硕琨 杜文海 +1 位作者 巩宁峰 聂连升 《润滑与密封》 北大核心 2025年第8期152-156,共5页
活塞密封作为超高压液驱压缩机的重要结构,对压缩机的性能有很大影响。对某320 MPa液驱活塞压缩机低压级活塞重新设计为液体密封结构,并校核其强度。根据Navier-Stokes方程推导密封液体在活塞两端密封处的泄漏量及流速计算公式,并代入32... 活塞密封作为超高压液驱压缩机的重要结构,对压缩机的性能有很大影响。对某320 MPa液驱活塞压缩机低压级活塞重新设计为液体密封结构,并校核其强度。根据Navier-Stokes方程推导密封液体在活塞两端密封处的泄漏量及流速计算公式,并代入320 MPa压缩机低压级参数进行计算。结果表明:在一个完整工作周期内油液流动方向为气缸方向,总流量为4.7×10^(-7)m^(3),周期内最大流速为0.15 m/s,验证了所设计的液封结构从强度和泄漏量上满足工程要求,为超高压液驱活塞压缩机的密封设计提供参考。 展开更多
关键词 活塞压缩机 液封活塞 强度校核 超高压 泄漏量
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加氢站用液驱活塞式氢气压缩机的密封技术分析
4
作者 聂连升 巩建峰 +1 位作者 王向丽 李建成 《化工设备与管道》 北大核心 2025年第4期53-57,共5页
压缩机是加氢站三大核心设备之一。液驱活塞式氢气压缩机的密封性能,尤其是活塞密封件的密封性能,是影响压缩机使用寿命和压缩效果的关键指标。为了有效提高密封效果,延长压缩机使用寿命,需从密封理论、密封结构仿真、实际密封测试等各... 压缩机是加氢站三大核心设备之一。液驱活塞式氢气压缩机的密封性能,尤其是活塞密封件的密封性能,是影响压缩机使用寿命和压缩效果的关键指标。为了有效提高密封效果,延长压缩机使用寿命,需从密封理论、密封结构仿真、实际密封测试等各种角度,进行分析和综合,以达到理想效果。 展开更多
关键词 加氢站 液驱活塞式氢气压缩机 密封性能
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间隙密封被动活塞式气体流量标准装置量值溯源方法 被引量:2
5
作者 陈超 宋进 朱碧玉 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期692-697,共6页
间隙密封被动活塞式气体流量标准装置具有操作简单、测量效率高、无水银密封、易于携带和具有自动温压补偿功能等优点,在气体微小流量测量中广泛使用。被动活塞的上下往复运动对测量管路内的压力会产生波动,直接用流量测量法对间隙密封... 间隙密封被动活塞式气体流量标准装置具有操作简单、测量效率高、无水银密封、易于携带和具有自动温压补偿功能等优点,在气体微小流量测量中广泛使用。被动活塞的上下往复运动对测量管路内的压力会产生波动,直接用流量测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行量值溯源还存在一些困难。针对这一情况,提出了一种利用几何测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行量值溯源的新方法,对几何测量溯源法进行了不确定度评估,并与国外相关机构进行了比对验证。结果表明,利用几何测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行溯源的方法是可行的。 展开更多
关键词 流量测量 气体流量标准装置 间隙密封 被动活塞 量值溯源
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间隙密封高频往复运动活塞偏移特性研究 被引量:1
6
作者 杨明卓 焦珂欣 +4 位作者 池春云 林明嫱 李瑞杰 牟健 洪国同 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期81-86,共6页
在间隙密封下的高频往复运动活塞组成的热力机械中,活塞平衡位置发生偏移的现象称为活塞偏移现象,这一现象普遍存在。对于线性压缩机和自由活塞斯特林发电机,活塞偏移将导致板簧容易断裂、输出效率下降甚至发生撞缸等严重后果。为研究... 在间隙密封下的高频往复运动活塞组成的热力机械中,活塞平衡位置发生偏移的现象称为活塞偏移现象,这一现象普遍存在。对于线性压缩机和自由活塞斯特林发电机,活塞偏移将导致板簧容易断裂、输出效率下降甚至发生撞缸等严重后果。为研究间隙密封活塞偏移的内部机制以及其影响因素,建立间隙流场的流动泄漏模型,并通过数值模拟验证模型准确性。以百瓦级自由活塞斯特林发电机活塞的密封结构为研究对象,建立热力学和动力学耦合模型,分析间隙和外力对活塞偏移的影响规律。研究表明:一个周期内通过间隙的净泄漏量大于0是导致间隙密封活塞发生偏移的根本原因;在一定条件下,间隙和外力越大,活塞偏移越明显。 展开更多
关键词 间隙密封 高频往复运动 活塞偏移 线性压缩机 斯特林发电机
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水泥环破碎器矩形异形活塞密封性能分析
7
作者 吴孟迪 王国荣 +5 位作者 钟林 张林锋 王党飞 冯清 曾秦涛 张文超 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期126-132,共7页
针对传统圆柱形液压活塞承载力不足问题,提出一种矩形异形活塞,研究其在不同工况下的密封性能。基于Abaqus软件建立异形活塞有限元模型,研究介质压力、密封间隙、活塞运动状态以及摩擦因数对密封性能的影响,并分析异形密封环不同位置处... 针对传统圆柱形液压活塞承载力不足问题,提出一种矩形异形活塞,研究其在不同工况下的密封性能。基于Abaqus软件建立异形活塞有限元模型,研究介质压力、密封间隙、活塞运动状态以及摩擦因数对密封性能的影响,并分析异形密封环不同位置处的应力分布和翻转情况。结果显示:静密封时,介质压力越大,密封环的最大Mises应力和最大接触应力越大;密封间隙越小,最大Mises应力与最大接触应力越大;相比静密封,内行程过程中最大Mises应力和最大接触应力都有明显增加,且随摩擦因数增加而增加,而外行程中最大Mises应力和最大接触应力相比静密封差异较小;各工况下应力最大值均出现在密封环圆弧段;在活塞运动过程中密封圈并未发生翻转,只是存在位置的平移情况。研究结果证明了异形活塞的可行性以及良好的密封性能,为活塞结构设计与优化提供了依据。 展开更多
关键词 异形活塞 密封性能 水泥环破碎器 O形密封环
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缸筒温度对聚氨酯活塞摩擦磨损影响规律试验研究
8
作者 李玉铭 刘兆霞 +1 位作者 王端一 魏梦晓 《中国矿业》 北大核心 2024年第3期196-201,共6页
活塞是链式喷浆机的重要组成部分,也是链式喷浆机安全、可靠、高效生产的关键,因此,开展活塞磨损性能研究是提高其可靠性及安全性的重要基础,为分析温度对活塞-缸筒摩擦磨损性能的影响,选用聚氨酯材质的活塞和缸筒进行摩擦磨损试验,模... 活塞是链式喷浆机的重要组成部分,也是链式喷浆机安全、可靠、高效生产的关键,因此,开展活塞磨损性能研究是提高其可靠性及安全性的重要基础,为分析温度对活塞-缸筒摩擦磨损性能的影响,选用聚氨酯材质的活塞和缸筒进行摩擦磨损试验,模拟喷浆机中活塞-缸筒的实际运行情况,利用压力变送器、电子天平、徕卡显微镜对活塞-缸筒间的密封情况、活塞的磨损量以及表面磨损形貌进行分析检测,从而得到了不同温度对活塞磨损性能的影响情况,并探讨了磨损机制。试验结果表明:活塞-缸筒间的密封性能随磨损温度的增加而下降,但当温度超过40℃时,密封性能相对上升;随着温度的升高,磨损量逐渐增加,活塞表面磨痕宽度与深度逐渐增大,即温度越高,磨损越严重,磨损表面的粗糙度越大,活塞表面形貌磨损越剧烈,活塞表面非正常磨损逐渐增加。该试验研究温度对活塞磨损行为的影响,以期为聚氨酯活塞在温度变化下的摩擦磨损相关研究提供试验参考,该研究对提高链式喷浆机可靠性具有重要意义。 展开更多
关键词 聚氨酯活塞 摩擦磨损 温度 密封性能 磨损量 表面形貌
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新型组合式活塞环密封性能研究 被引量:17
9
作者 张勇 丘雪棠 +1 位作者 莫森泉 袁栋 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期281-287,共7页
发动机燃烧膨胀冲程中,气缸内高压燃气从活塞环闭口间隙处产生一定的泄漏,影响了发动机的动力性能。提出一种上下两环的新型组合式活塞环,以下环凸台封闭闭口间隙处的气体泄漏通道,提高活塞环的气密性。对其密封原理进行分析,建立了气... 发动机燃烧膨胀冲程中,气缸内高压燃气从活塞环闭口间隙处产生一定的泄漏,影响了发动机的动力性能。提出一种上下两环的新型组合式活塞环,以下环凸台封闭闭口间隙处的气体泄漏通道,提高活塞环的气密性。对其密封原理进行分析,建立了气密分析理论模型,模拟计算了常规活塞环与新型组合式活塞环的密封特性,并进行了试验研究,验证了设计方案和计算分析的有效性;同时还对活塞环的润滑摩擦特性进行了研究,结果表明组合式活塞环密封性能良好,与两气环活塞环组相比,新型组合式活塞环密封性能提高了14%,而摩擦功耗降低了38%。 展开更多
关键词 组合式活塞环 密封 润滑 摩擦功
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新型线香机设计及间隙密封流场仿真分析 被引量:9
10
作者 李伟 何毅斌 +4 位作者 王彦伟 宋龙 冯晓良 曾亚君 何德 《机电工程》 CAS 2016年第6期713-717,共5页
针对新型线香机在制香过程中缸筒活塞的间隙密封问题,在研究新型线香机制香的基础上,对新型线香机的密封性能进行了归纳,提出了该缸筒活塞装置泄流量的仿真研究,通过采用GAMBIT软件建立缸筒活塞的数学结构模型,利用Fluent模拟缸筒活塞... 针对新型线香机在制香过程中缸筒活塞的间隙密封问题,在研究新型线香机制香的基础上,对新型线香机的密封性能进行了归纳,提出了该缸筒活塞装置泄流量的仿真研究,通过采用GAMBIT软件建立缸筒活塞的数学结构模型,利用Fluent模拟缸筒活塞的内部流动,对不同结构的间隙内部流场进行了仿真分析,得出了缸筒活塞间隙密封内压力场的流场分布图。研究结果表明,该缸筒活塞装置的内部流场的间隙密封的密封性能主要受间隙宽度的控制影响,随着压力、密封间隙的增大,泄漏量也随之增加,而缸筒与活塞之间的密封间隙最优化的宽度应控制在0.3 mm以下,可以通过减小密封间隙来减少泄漏量,该结果可对新型线香机的改进优化提供了方向。 展开更多
关键词 缸筒活塞 间隙密封 优化分析 泄漏量
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内燃机活塞环组密封性能研究 被引量:14
11
作者 邓志明 欧阳光耀 +1 位作者 李育学 李俊吉 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期60-64,共5页
为检验活塞环的密封性,进一步研究其摩擦学性能,建立内燃机环组密封数值仿真模型,模型中考虑气室体积、泄漏面积、内燃机运转工况和气室温度变化项等因素对活塞环密封性能的影响。以PA6-280柴油机为例,对活塞环组的密封性能进行仿真计... 为检验活塞环的密封性,进一步研究其摩擦学性能,建立内燃机环组密封数值仿真模型,模型中考虑气室体积、泄漏面积、内燃机运转工况和气室温度变化项等因素对活塞环密封性能的影响。以PA6-280柴油机为例,对活塞环组的密封性能进行仿真计算。结果表明,磨损对环组的密封性能影响很大,而工况对活塞环的密封性影响不是很明显;气室温度变化项对活塞环漏量影响较大,设计时不容忽视。 展开更多
关键词 活塞环组 密封性 内燃机
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基于神经网络分析的缸套活塞组密封性判断 被引量:4
12
作者 郝强 朱梅林 唐俊 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第1期77-83,共7页
本文应用神经网络原理,建立了内燃机缸套活塞组密封性判断的神经网络模型,给出了权重计算方法。模拟试验和计算结果表明,本文所进行的探索是成功的。
关键词 神经网络 内燃机 密封性 活塞组 气缸套
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基于TRIZ冲突解决原理的液压缸活塞密封技术研究 被引量:14
13
作者 张付英 刘卉 张林静 《润滑与密封》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期30-33,共4页
阐述了TR IZ冲突解决原理及其解决流程。根据液压缸活塞密封的问题分析,定义了液压缸活塞密封的物理冲突和技术冲突,基于TR IZ技术矛盾解决矩阵的创新原理和解决物理冲突的分离原理,构思出液压缸活塞密封技术中密封与磨损、双向受压与... 阐述了TR IZ冲突解决原理及其解决流程。根据液压缸活塞密封的问题分析,定义了液压缸活塞密封的物理冲突和技术冲突,基于TR IZ技术矛盾解决矩阵的创新原理和解决物理冲突的分离原理,构思出液压缸活塞密封技术中密封与磨损、双向受压与轴向尺寸限制问题的无妥协解决方案,为具体液压缸活塞密封技术实施提供了典型的密封方式和结构形式。 展开更多
关键词 TRIZ理论 技术矛盾 物理矛盾 液压缸活塞密封
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全无油压缩机设计中重要参数的合理选择 被引量:5
14
作者 彭宝成 彭培英 朱玉峰 《润滑与密封》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期94-95,共2页
通过对小型无十字头压缩机的受力分析和试验研究, 阐述了重要结构参数径长比λ对活塞环的密封效果及使用寿命的影响, 对小型全无油压缩机的径长比、转速的合理选择进行了分析。
关键词 无油压缩机 十字头 小型 活塞环 结构参数 受力分析 转速 径长比 密封效果
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迷宫压缩机中迷宫泄漏流动泄漏计算与实验研究 被引量:7
15
作者 冯全科 张义云 束鹏程 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期97-102,共6页
对迷宫式压缩机的迷宫泄漏流动进行了模拟和计算.探讨了迷宫间隙、迷宫槽数、活塞偏心量及迷宫密封压力等主要参数对泄漏的影响规律.提出了迷宫机构主要参数的设计值选取范围。
关键词 活塞式 迷宫式 压缩机 流动泄漏 迷宫泄漏
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压裂泵柱塞密封的改进设计 被引量:3
16
作者 朱维兵 晏静江 周锡容 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期103-105,共3页
压裂泵柱塞密封性能好坏与使用寿命的长短直接影响压裂酸化作业的正常实施,密封不良将带来很大的维护工作量。为适应油气井增产的需要,对OPI-1800AWS型压裂泵柱塞密封的结构特点进行了分析,并结合生产和应用实际分析了柱塞密封失效和泄... 压裂泵柱塞密封性能好坏与使用寿命的长短直接影响压裂酸化作业的正常实施,密封不良将带来很大的维护工作量。为适应油气井增产的需要,对OPI-1800AWS型压裂泵柱塞密封的结构特点进行了分析,并结合生产和应用实际分析了柱塞密封失效和泄漏的原因,提出了一种油田压裂用柱塞密封的结构改造方案,即通过提高柱塞表面质量,优选密封圈材质,改进密封圈的结构,增加擦拭环,保证柱塞往复运动时与缸套的同轴度,可以提高摩擦副的密封效果和延长柱塞密封的使用寿命。柱塞密封结构改造后,柱塞寿命提高到15个月,密封圈寿命延长了2倍。 展开更多
关键词 压裂泵 活塞 密封 优化设计
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柱塞密封流体动力学特性研究 被引量:6
17
作者 杨俭 方宇 尧辉明 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2008年第9期10-12,共3页
对柱塞在缸体的运动及其密封性能进行了研究,根据流动特点,对Navier-Stokes方程合理地确定边界条件并对其加以简化,使其客观地反映缝隙流的真实流动状态。并把它与有限元理论相结合,分析了柱塞在往复运动中的压力分布、泄漏量的变化规... 对柱塞在缸体的运动及其密封性能进行了研究,根据流动特点,对Navier-Stokes方程合理地确定边界条件并对其加以简化,使其客观地反映缝隙流的真实流动状态。并把它与有限元理论相结合,分析了柱塞在往复运动中的压力分布、泄漏量的变化规律以及密封元件的变形对密封性能的影响。理论计算与实验结果基本上是一致的,密封的初始端几乎没有压力降,而在密封的后端部压力急剧下降。而泄漏量的变化规律是,当压力达到某一数值时其泄漏量为最大,当压力继续升高时,泄漏量反而缓慢减小。密封件的初始端径向变形量非常小,而在密封的后端部径向变形量急剧增大。 展开更多
关键词 柱塞 往复密封 密封性能
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自由活塞发动机活塞环密封特性研究 被引量:5
18
作者 袁晨恒 冯慧华 +1 位作者 王梦秋 左正兴 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期151-156,共6页
为获得自由活塞发动机活塞环密封特性,基于热力学方程和一维等熵流动方程建立了工作过程活塞环密封数学模型,对比发动机静态密封试验数据对模型进行了修正。运用所建密封模型和已有工作过程计算模型分析了自由活塞发动机和传统发动机活... 为获得自由活塞发动机活塞环密封特性,基于热力学方程和一维等熵流动方程建立了工作过程活塞环密封数学模型,对比发动机静态密封试验数据对模型进行了修正。运用所建密封模型和已有工作过程计算模型分析了自由活塞发动机和传统发动机活塞环密封特性之间的差异,并研究了相关参数对自由活塞发动机漏气损失的影响规律。研究发现:一个循环时间内,自由活塞发动机活塞环密封工作的时间较传统发动机长,但缸内气体泄漏质量较少;压缩过程中,自由活塞发动机缸内气体泄漏质量较多,但燃烧过程和膨胀过程泄漏的质量较少;选取适当的压缩比、活塞环间距和电磁负载有助于减小漏气损失。 展开更多
关键词 内燃机 自由活塞发动机 活塞环 密封 漏气损失
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提高特殊柱塞泵往复密封寿命的优化设计 被引量:6
19
作者 叶晓琰 丁亚娜 +1 位作者 许建强 张军辉 《排灌机械》 EI 2009年第6期373-378,共6页
针对输送含颗粒介质柱塞泵的柱塞、填料寿命问题,从接触型往复密封的摩擦学机理出发,通过优化匹配柱塞直径、行程及泵速各参数,合理控制柱塞的线速度,降低摩擦速度,对柱塞填料密封进行优化设计;通过求解间隙中的流体力学层流运动问题,... 针对输送含颗粒介质柱塞泵的柱塞、填料寿命问题,从接触型往复密封的摩擦学机理出发,通过优化匹配柱塞直径、行程及泵速各参数,合理控制柱塞的线速度,降低摩擦速度,对柱塞填料密封进行优化设计;通过求解间隙中的流体力学层流运动问题,合理控制冲洗液的压力,保证全压密封系统中接触区的液膜处在混合润滑状态下工作,使密封副有良好的润滑;提出了两种填料函方案,并和采用不同表面处理工艺的柱塞及多种填料搭配组合进行试验.试验结果表明,密封累计运行了4 455 h后,组合1和组合2柱塞的磨损仅为0.03 mm和0.05 mm;在生产实际中,改进后的密封设计,使柱塞及填料的使用寿命从原来的1 500 h提高到4 500 h以上. 展开更多
关键词 往复泵 柱塞 填料 密封 寿命 耐磨性
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微型摆式内燃机密封结构的设计及分析 被引量:4
20
作者 郭志平 王燕飞 +3 位作者 李冠孚 卢彦铮 郭炜 陈远飞 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期83-86,共4页
在微型二冲程摆式内燃机中,混合气经扫气室预压缩后进入燃烧室燃烧时将产生高温高压气体,传统的活塞环封堵方式不能满足燃烧室的密封要求。提出滚针式密封结构的设计方案,采用有限元方法,进行密封结构的受力和微尺度流场分析,验证微尺... 在微型二冲程摆式内燃机中,混合气经扫气室预压缩后进入燃烧室燃烧时将产生高温高压气体,传统的活塞环封堵方式不能满足燃烧室的密封要求。提出滚针式密封结构的设计方案,采用有限元方法,进行密封结构的受力和微尺度流场分析,验证微尺度下气体流动的稀薄效应。采用解析法对密封结构进行受力分析,验证了有限元分析方法的正确性。 展开更多
关键词 微型摆式内燃机 密封结构 微尺度
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