针对高压介质的金属密封问题,利用有限元分析方法得到圆柱面分析模型,以密封面接触应力、理论接触面积为输入参数,得到不同过盈量下密封面的真实接触面积,结合修正后的微观泄漏计算模型,研究不同曲率圆柱密封面泄漏规律。研究表明随着圆环过盈量增加到0.04 mm,密封面产生稳定接触,泄漏量不再随着过盈量而发生变化,密封性能满足最小密封比压要求。该预测方法以密封面平均接触压力为唯一变量,可以对不同啮合方式的任意尺寸圆柱密封面泄漏量进行预测,计算泄漏率与实验数据,验证了模型的准确性,对金属高压密封设计和评估具有重要意义。

综合考虑密封介质压力、垫片尺寸效应和预紧力等多因素的影响,对不同工况下的非石棉橡胶垫片进行泄漏率试验,获得不同尺寸垫片的泄漏率与介质压力和预紧应力的关系。结果表明泄漏率随垫片尺寸的增加而降低,随预紧应力的增大而减小,随介质压力的增加而增加。针对多因素影响下多孔介质泄漏模型对试验数据拟合精度不高的问题,对多孔介质泄漏模型进行修正,改进后的泄漏模型预测结果与试验结果更为接近,可以有效预测非石棉橡胶垫片的泄漏率。

为了选择最佳泄漏模型并探究运行工况参数对直通式迷宫密封转子动力特性的影响规律,基于单控制体等熵过程Bulk-Flow模型发展了迷宫密封转子动力特性预测方法并开发了计算程序。通过对72种泄漏模型进行适用性分析,获得的最佳泄漏模型是采用Neumann泄漏方程、Chaplygin流量系数、Swamee&Jain切应力系数以及Kurohashi动能输运系数(正预旋工况)或Neumann动能输运系数(负预旋工况)的模型。所发展的方法结合这一模型对迷宫密封交叉刚度和直接阻尼的平均预测误差约为10%。研究了压比(0.3,0.5,0.7)和预旋比(-0.8,-0.4,0,0.4,0.8)对迷宫密封转子动力特性的影响,结果表明:迷宫密封交叉刚度和直接阻尼对密封进口压力敏感,而受出口压力的影响有限,穿越频率几乎不受进出口压力的影响;迷宫密封有效阻尼随预旋比增大而减小,在正预旋时出现负值,且其穿越频率随预旋比增大而...

针对机械密封运转过程中平均膜厚的变化规律,采用重构分形接触模型表征端面形貌,结合机械密封泄漏率预测模型,建立了平均膜厚预测模型。使用Mathematica软件对给定工况下机械密封的泄漏率和平均膜厚进行理论计算,分析不同参数条件下泄漏率和平均膜厚的变化趋势。研究表明:当分形维数较小时,尺度系数减小、材料系数增大和端面比载荷增大均可使平均膜厚减小,但材料系数变化对平均膜厚数值的影响幅度较小,而尺度系数和材料系数减小、端面比载荷增大可导致泄漏率降低;当分形维数大于1.69时,机械密封端面比载荷和材料性能参数对泄漏率和平均膜厚的影响可忽略不计。

密封结构失效导致的泄漏故障已成为影响产品使用可靠性和安全性的关键因素之一,因此开展密封失效研究已成为当前的热点和难点。针对接触式密封结构泄漏研究所包含的表面接触问题与密封界面渗流问题两部分内容,介绍了Hertz接触模型、统计学接触模型以及分形接触模型,并对3种经典的接触模型的优缺点进行了评述;梳理了基于分形理论、多孔介质理论以及逾渗理论等3种常见的密封泄漏模型的研究现状。总结了基于人工神经网络、数值仿真计算和格子玻尔兹曼等3种未来可能在密封结构泄漏研究领域出现的研究热点方法,为密封连接系统的设计和密封界面的机械加工提供了理论依据和指导。

以圆柱面过盈配合形成的密封副的可靠性设计主要依据密封比压,未考虑接触面微观结构对密封泄漏失效的影响。为掌握微观结构与圆柱面密封泄漏之间的规律,依据分形理论,引入密封接触面过盈配合产生的接触压力与真实接触面积的关系,建立圆柱曲面微观接触泄漏模型,最后通过数值模拟方法分析了接触模型特征参数及材料力学参数对泄漏量的影响规律。结果表明:密封接触面粗糙度是影响密封效果的主要参数;接触面粗糙度不大于1.6μm时,可保证接触面密

为获得气动伺服系统比较精确的模型参数,有必要对中位电压、固定容积和泄漏流量进行参数辨识.根据相同控制电压下端口A和端口B的稳定压力不同的物理现象,通过2条压力稳定比值曲线求取偏移量的最小值来获得比例阀的中位电压;根据无杆气缸始端和末端的压力响应曲线不同但稳定压力相同的物理现象,通过压力相同则泄漏的质量流量相同来求取无杆气缸的固定容积;同时,为描述阀口开启交界处的快变的质量流量且克服泄漏流量公式与阀口质量流量公式的不连续问题,将泄漏流量转化为一种泄漏面积意义的拟合.试验表明,上述结构参数和特性参数的辨识,减小了模型不确定,提高了自适应鲁棒控制器的控制精度且控制量非常光滑.

海上稠油开采面临瓶颈,而平台有杆采油技术是解决这一难题的合适途径。油井安全是海上平台有杆采油新工艺实施的前提和关键,基于新工艺开发了海上平台复合井口装置,可实现正常作业动态密封、断杆自动关井、停产手动封井等功能。基于流体动力学理论建立了井口密封泄漏模型,分析了密封结构各参数对泄漏量的影响,确定了密封本体结构,在0.1 mm间隙、10 MPa井口高压下泄漏量为2.728×10^-5 m^3/s。说明密封结构设计合理,能够达到关井密封井口、撤离平台的目的,以确保海上稠油热采井有杆采油新工艺的安全实施。

论文通过对球面配流副的轴向柱塞泵的泄漏的分析和研究，对球面配流副的泄漏进行分类，建立了球面配流副的泄漏模型，列出球面配流副的泄漏公式，在根据球面配流副的功率损失最小的原则，首次提出球面配流副的最佳平均间隙的概念，得出其计算公式emin0，并进行了仿真分析，得出了相关结论，进一步完善了球面配流副的理论，有一定的理论参考价值。

为了提高工程机械液压马达再制造后的性能和使用寿命深入研究液压马达3对关键摩擦副对性能的影响。采用液压油膜理论建立摩擦副泄漏模型;通过MATLAB软件进行仿真分析分析结果表明：再制造液压马达的泄漏量随着摩擦副间隙的增加而增大在间隙相同时引起的泄漏柱塞副〉配流副〉滑靴副。确定3对摩擦副合理的间隙范围并进行实验验证结果表明摩擦副间隙满足再制造后的要求为液压马达的再制造提供了理论依据。