整体式减速器的主动轴转速高且一半轴径浸润在润滑油中,恶劣的工况对主动轴唇形密封圈构成了极大的密封压力,经常出现渗漏油现象,给油田客户带来了很大的经济损失,对环境造成了污染。在世界石油行业中,整体式减速器的使用量基本占到了一半的份额,如何解决整体式减速器主动轴唇形密封圈渗漏油问题,有着很大的经济价值和社会价值。

唇形密封圈作为一种常见的动密封件,考虑其尺寸多样、工况复杂、失效形式多等特点,基于失效物理建立的剩余寿命预测模型会存在较大误差。本文依靠对密封圈的关键性能参数进行在线监测采集,利用退化数据建立基于wiener过程的唇形密封圈剩余寿命预测模型。并采用贝叶斯方法,根据不同的性能参数数据量分别对其剩余寿命进行可靠性评估,最后,利用全寿命周期采集得到的试验数据对模型的仿真精度进行验证。

盾构机主驱动密封系统是盾构机的关键系统之一,主驱动密封圈性能直接影响盾构机的性能。对影响盾构机主驱动密封性能的唇形密封圈主要结构参数建立正交试验方案,利用有限元分析软件ABAQUS建立盾构机主驱动密封圈工作过程中开启压力差及接触宽度的计算方法,并按照正交试验方案对开启压力差及接触宽度进行仿真计算,然后对计算结果进行方差分析。分析结果表明:唇形密封圈的唇高度和唇厚度对开启压力差有显著影响,唇曲度和唇高度对接触宽度有显著影响。根据密封要求与分析结果,选取唇曲度为17 mm,唇高度为22.35 mm,压缩量为7.1 mm,唇厚度为5 mm的密封圈结构为最适结构,结构优化后开启压力差降低33%,接触宽度降低23%。

低温球阀是液化天然气(LNG)接收站中必不可少的流体管道控制装置之一,其在低温工况下工作时阀座密封易发生泄露,严重威胁工业生产的正常运行。本工作基于热固耦合方法研究了LNG接收站用低温球阀唇形密封圈与阀体和阀座的接触特性,包括接触间隙和接触压力。结果表明,受低温介质的影响,唇形密封圈上存在较大温差,导致密封圈上的Mises应力大幅增加,最大Mises应力达到204.92 MPa。相比于常温工况时,低温工况时唇形密封圈的接触间隙变大,接触压力减小,最大接触间隙值达到-0.72 mm。增大弹簧预紧力在一定程度上可以改善低温工况时唇形密封圈的密封性能,增大接触压力。本工作对低温球阀的阀座密封设计和研究具有一定参考价值。

针对密封圈存在因接触压力过小和温度过高产生的失效问题,利用有限元软件,建立带V型板弹簧的唇形密封三维轴对称有限元模型,分析水压与安装过盈量对唇形密封圈密封性能的影响。结果表明:唇口接触宽度、最大接触压力和唇口温度都随安装过盈量的增大而增大,在相同的安装条件下,有弹簧比无弹簧的条件下唇口接触宽度、最大接触压力和最高温度更大;随着水压的增大,最大接触压力增大,受压侧比非受压侧受水压影响更大,接触压力的最大值出现在唇口尖端处。

针对尾轴密封用高速高压唇形密封圈在模拟试验器运转过程中出现的泄漏故障,从唇形密封圈失效后的形貌特征以及结合红外光谱分析,确定唇形密封圈失效的主要原因为:高速、高压差交变载荷作用下,橡胶与金属粘着磨损同时摩擦生热加速橡胶老化,导致材料发生断裂,唇形密封圈密封失效;提高材料的耐高温性以及降低材料表面摩擦系数,能够有效解决唇形密封圈密封泄漏的难题。

针对地面驱动单螺杆抽油泵光杆密封的泄漏问题进行了设计改进,使密封更可靠,且易于维护和维修.应用了新式的特殊唇形密封圈,采用新型的复合密封内置于主轴内孔和卡口定位的紧凑结构,更加经济适用.

在分析盾构主轴承密封结构及功能的基础上，结合琼州海峡跨海隧道工程，建立了主轴承密封圈仿真分析模型，分析不同压力差下，唇形密封圈的保持架结构，对主轴承密封圈受力情况和密封性能的影响。研究结果表明：有楔形突起的保持架对密封圈的受力情况及密封性能具有较大影响。该结构有效改善了密封圈的力学结构，提高了其结构的稳定性和密封性能的稳定性，在保证良好密封性能的前提下，使密封圈有较小的变形和等效应力。

针对唇形密封圈性能评估过程繁琐且效率低的问题,基于唇形密封圈物理模型与Femap&NX Nastran平台,研究了基于物理模型的唇形密封圈静密封性能快速仿真流程定制技术。首先,基于Mooney-Rivilin模型的橡胶材料本构关系,利用有限元分析软件建立唇形密封圈的轴对称数值模型,针对该模型的非线性问题,采用收敛控制技术取得了良好的收敛性;通过有限元模拟获得了唇形密封圈装配过程中相关密封性能参数,并通过旋转力矩实验验证了密封圈性能评估有限元模拟技术的有效性。其次,基于唇形密封圈物理模型并结合设计工程师对产品性能评估的需求,提出了基于物理模型的仿真流程定制技术,并采用Visual Basic语言,结合Femap API,开发了唇形密封圈密封性能评估软件。最后,通过实例验证了该软件的有效性与通用性,结合CAD(computer aided design,计算机辅助设计)参数化技术,在灵...