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基于压电陶瓷的机械密封端面变形可控研究
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作者 尹佳乐 赵文静 +2 位作者 孟祥铠 江锦波 彭旭东 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第2期180-190,共11页
针对机械密封运行过程中液膜失稳不可控的问题,本文提出一种基于压电陶瓷的可控机械密封结构,通过调节端面的间隙分布,使机械密封能更好地适应工况条件的变化,以保持稳定的运行状态。首先,基于有限元软件建立了密封静环组件的压电-结构... 针对机械密封运行过程中液膜失稳不可控的问题,本文提出一种基于压电陶瓷的可控机械密封结构,通过调节端面的间隙分布,使机械密封能更好地适应工况条件的变化,以保持稳定的运行状态。首先,基于有限元软件建立了密封静环组件的压电-结构多场耦合仿真模型,分析了压电陶瓷电压和周向分布数量对机械密封静环端面变形的影响规律;其次,设计并搭建了静环端面变形测量装置,研究了压电陶瓷作用下静环端面的变形规律;最后,基于机械密封动静环的多场耦合分析模型,研究了可控机械密封在不同密封工况下的性能调控能力。结果表明:在压电陶瓷作用下,静环端面产生周向波度和径向锥度变形,并且变形量随施加电压的增加而增大,这有利于密封端面快速形成收敛锥形,进而提高液膜动静压效应,提升液膜承载力;随着静环背部周向压电陶瓷个数的增加,静环端面周向波度变形减小,径向锥度变形增大,端面变形趋于周向均匀化,使得密封端面动压效应减弱,静压效应增强,可以更好地维持密封运行的稳定性。多场耦合分析结果表明,通过增大压电陶瓷的电压,机械密封可由接触式逐渐转变为非接触式,这有利于降低密封端面磨损和端面温升,但会导致密封泄漏量增大。研究结果可为可控机械密封的设计提供理论指导。 展开更多
关键词 可控机械密封 压电陶瓷 端面变形 密封性能
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高速干摩擦机械密封的端面变形及摩擦磨损 被引量:9
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作者 马润梅 赵祥 +2 位作者 陈潇竹 李双喜 杨海超 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1174-1182,共9页
针对机械密封在高速干摩擦状态下,因设计不当产生端面过度变形和磨损而引起的密封失效问题,建立了热-结构耦合数值计算模型,分析了密封的温度场和端面变形。试验测试了静环温升,分析了动静环端面特征,探讨了高速干摩擦状态下的磨损机制... 针对机械密封在高速干摩擦状态下,因设计不当产生端面过度变形和磨损而引起的密封失效问题,建立了热-结构耦合数值计算模型,分析了密封的温度场和端面变形。试验测试了静环温升,分析了动静环端面特征,探讨了高速干摩擦状态下的磨损机制。研究结果表明:建立的有限元模型能准确地预测密封的温度和端面变形,计算值和试验值相差小于11%;密封端面峰值温度对转速更敏感,随着运转时间的延长,温度先迅速增加后逐渐变缓;静环易产生锥度变形,造成端面接触压力和磨损不均匀,静环座的“匡正”作用能够改善这类变形;摩擦转移膜的存在状态对密封的温升、端面粗糙度起关键作用,动环表面喷涂Cr_(2)O_(3)等金属氧化物,能较好地保持致密的石墨转移膜,减轻密封的磨损。研究结果为机械密封的设计、优化和应用提供了基础。 展开更多
关键词 干摩擦 机械密封 温度场 端面变形 摩擦磨损
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井下工具心轴偏移对机械密封端面变形的影响 被引量:1
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作者 周琴 王瑜 亓京波 《石油机械》 北大核心 2012年第4期4-7,共4页
基于有限元方法研究了导向钻进时导向工具的心轴产生弯曲变形对机械密封性能的影响,分析了导向钻进时心轴的最大变形状态,计算了在心轴偏转和内压作用下机械密封环端面机械变形程度,研究了密封环变形与压力之间的变化规律。计算结果表明... 基于有限元方法研究了导向钻进时导向工具的心轴产生弯曲变形对机械密封性能的影响,分析了导向钻进时心轴的最大变形状态,计算了在心轴偏转和内压作用下机械密封环端面机械变形程度,研究了密封环变形与压力之间的变化规律。计算结果表明,心轴弯曲对端面变形的影响较小,内压是端面变形的主要原因,不同压力下机械密封端面变形行为基本符合线性变化规律,确定了满足井下工具密封要求所需的介质压力。 展开更多
关键词 井下导向工具 机械密封 动环 静环 心轴偏移 端面变形 有限元分析
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船舶尾轴环机械密封装置端面变形分析 被引量:3
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作者 刘良瑞 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第16期73-75,共3页
为解决传统变形分析方法存在分析精度较低的不足,提出船舶尾轴环机械密封装置端面变形分析,基于尾轴环机械密封装置端面边界条件的确定,以及端面静载参数的计算,完成了船舶尾轴环机械密封装置端面变形分析模型的构建;依托尾轴环机械密... 为解决传统变形分析方法存在分析精度较低的不足,提出船舶尾轴环机械密封装置端面变形分析,基于尾轴环机械密封装置端面边界条件的确定,以及端面静载参数的计算,完成了船舶尾轴环机械密封装置端面变形分析模型的构建;依托尾轴环机械密封装置端面外载荷的施加,实现了船舶尾轴环机械密封装置端面变形分析。试验数据表明,提出的变形分析方法较传统的变形分析方法分析精度95.69%,适合于不同船舶尾轴环机械密封装置端面的变形分析。 展开更多
关键词 船舶尾轴 机械密封 端面变形 密封装置
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船舶尾轴环机械密封装置端面变形分析 被引量:1
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作者 徐媛媛 顾海 +1 位作者 马小勇 孙健华 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第24期64-66,204,共4页
传统的端面变形分析方法,计算出的数据与真实数据之间存在较大差值,导致得到的分析结果并不准确,为此提出了新式船舶艉轴环机械密封装置,端面变形分析方法。该方法利用虚拟技术,生成轴环密封装置三维效果图,通过应变函数建立端面变形分... 传统的端面变形分析方法,计算出的数据与真实数据之间存在较大差值,导致得到的分析结果并不准确,为此提出了新式船舶艉轴环机械密封装置,端面变形分析方法。该方法利用虚拟技术,生成轴环密封装置三维效果图,通过应变函数建立端面变形分析模型。依据密封动环的最初受力大小,计算动环端面比压;根据橡胶材料的非线性特征,计算橡胶静环端面的有限元,分析静环的位移变化量,以此分析导致密封装置端面变形的因素。实验结果表明:与传统方法相比,所提出的分析方法,计算出的各项数据与真实数据之间的偏差极小,分析出的结果更加精确。由此可见,所提出的方法更适用于分析导致艉轴环密封装置端面变形的因素。 展开更多
关键词 船舶尾轴环 机械密封装置 端面变形 计算偏差
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径向双端面机械密封端面热-力耦合变形研究
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作者 赵天琦 伊进宝 +3 位作者 文孟刚 肖炎彬 史小锋 潘阳 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第12期121-127,共7页
针对鱼雷涡轮机径向双端面机械密封在高速、高温、高压等复杂极端工况下,内层密封发生泄漏的问题,基于热流固耦合仿真方法研究了其端面变形情况,结果表明,内、外层密封端面均产生沿半径增长方向逐渐变大的端面间隙,内层密封端面间隙大... 针对鱼雷涡轮机径向双端面机械密封在高速、高温、高压等复杂极端工况下,内层密封发生泄漏的问题,基于热流固耦合仿真方法研究了其端面变形情况,结果表明,内、外层密封端面均产生沿半径增长方向逐渐变大的端面间隙,内层密封端面间隙大于外层,最大为0.04 mm。针对内层机械密封,比较动、静环端面单一热、力、热力耦合变形结果,并研究冷却水压力、密封端面宽度对其端面温度及变形的影响。结果表明,静环端面变形受温度影响较大,且力变形会抑制热变形,动环端面变形主要受温度影响;随冷却水压力增高,密封端面温度逐渐升高,静环端面变形略有减小,动环端面变形几乎不变;随密封端面宽度减小,端面温度逐渐升高,动环端面变形增大,最佳密封端面宽度为3.5 mm,静环端面变形随端面宽度减小而减小。 展开更多
关键词 径向双端面 机械密封 端面变形 端面温度
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高速高压宽温域动压密封动环端面微变形及其改善方法 被引量:2
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作者 李世聪 钱才富 +2 位作者 李双喜 钟建锋 刘兴华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1173-1185,共13页
针对高速高压高温/低温工况下动压密封变形问题,以动压密封的典型结构为研究对象,考虑动环的支撑和约束,建立热固耦合分析模型,研究热载荷、力载荷和约束对动环端面微变形的影响,并提出动环端面微变形改善方法。结果表明:多载荷共同作用... 针对高速高压高温/低温工况下动压密封变形问题,以动压密封的典型结构为研究对象,考虑动环的支撑和约束,建立热固耦合分析模型,研究热载荷、力载荷和约束对动环端面微变形的影响,并提出动环端面微变形改善方法。结果表明:多载荷共同作用时,温差对动环端面微变形影响最大,其次是转速和压力;在2种情况下,动环端面微变形受温度值的影响很小,主要与温差有关;相比低温,动环端面微变形更易受高温的影响,单位温差的变形变化量为3~4倍;动环形心距旋转中心越远,动环端面微变形受转速影响越大,且呈抛物线关系;动环端面微变形与压差呈线性关系。对高速高压宽温域的动压密封,控制动环端面微变形,首先,应降低动环的温差;其次,若转速够高,应适当增加动环厚度,通过扩大形心变化区域能增加86%的动环端面微变形范围,若转速不够高,通过合理的结构设计约束动环内表面以控制动环翻转,最大能降低65.2%的动环端面微变形;最后,合理设计的轴向压紧力能进一步确保动环端面微变形维持在极小范围内。 展开更多
关键词 高速高压宽温域 动压密封 动环端面变形 变形改善方法 形心位置
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高压低速干摩擦变形自适应机械密封研究
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作者 陈科 张秋翔 +1 位作者 蔡纪宁 李双喜 《石油化工设备》 CAS 2009年第6期15-19,共5页
采用理论分析与试验结合的方法,研究了高压低速干摩擦状态下变形自适应机械密封的摩擦特性和密封性能。通过ANSYS模拟外压作用下端面变形和接触应力分布,分析其对机械密封性能的影响。采用硬质合金与浸锑石墨配对组成摩擦副,通过干摩擦... 采用理论分析与试验结合的方法,研究了高压低速干摩擦状态下变形自适应机械密封的摩擦特性和密封性能。通过ANSYS模拟外压作用下端面变形和接触应力分布,分析其对机械密封性能的影响。采用硬质合金与浸锑石墨配对组成摩擦副,通过干摩擦试验得出一系列变形自适应机械密封的性能参数。利用电子显微镜(SEM)对摩擦副的磨损表面进行了观察和分析。结果表明,在高压低速状态下,硬质合金与浸锑石墨配对组成摩擦副运转稳定,自适应性能良好,拥有优异的综合性能。 展开更多
关键词 机械密封 干摩擦 端面变形 自适应 研究
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大模数齿轮渗碳淬火变形的改进措施 被引量:2
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作者 张龙 《建设机械技术与管理》 2002年第6期32-33,共2页
通过齿轮渗碳淬火变形的跟踪研究,对20CrMnTi材料的大模数齿轮加工,提出冷加工工艺改进和渗碳淬火的工艺优化意见。
关键词 渗碳 淬火 大模数齿轮 加工变形 端面变形
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顶部插入式反应釜搅拌轴机械密封设计分析 被引量:6
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作者 丁思云 吴兆山 +3 位作者 沈宗沼 郑国运 杨博峰 李香 《石油和化工设备》 CAS 2012年第2期16-19,共4页
采用传统设计和有限元分析的方法,对顶部插入式反应釜搅拌轴机械密封进行了研究,针对顶部插入式反应釜搅拌轴机械密封的结构特点提出了相应的对策,由于高压反应釜搅拌轴机械密封采用整体石墨环的变形量较大,不能满足密封要求,采用优化... 采用传统设计和有限元分析的方法,对顶部插入式反应釜搅拌轴机械密封进行了研究,针对顶部插入式反应釜搅拌轴机械密封的结构特点提出了相应的对策,由于高压反应釜搅拌轴机械密封采用整体石墨环的变形量较大,不能满足密封要求,采用优化的结构设计后,变形量小,通过有限元分析可知力变形产生密封端面的扩散型间隙,而热变形产生密封端面的收敛性间隙。 展开更多
关键词 反应釜搅拌轴 机械密封 端面变形 有限元分析
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