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。

本文基于单控制体等熵过程Bulk-Flow模型发展了直通式迷宫密封泄漏特性快速预测方法,并开发了相应的计算程序。通过与不同几何参数和运行工况条件下的实验结果对比,对72种泄漏模型开展了泄漏特性预测适用性研究,结果表明采用Neumann泄漏方程、Chaplygin流量系数、Hodkinson-Modified(压比低于4.5)或Hodkinson(压比高于4.5)动能输运系数、Swamee&Jain切应力系数的泄漏模型具有最佳预测精度,对泄漏量的平均预测误差约为5%。论文工作为Bulk-Flow模型在迷宫密封设计和泄漏特性分析中的应用提供理论参考。

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

研究接触式机械密封端面泄漏模型建立问题.采用分形参数表征机械密封端面形貌,通过引入压力流量因子来反映实际粗糙表面对泄漏通道的影响,推导出了压力流量因子的分形表达式,建立了基于平均膜厚和压力流量因子的泄漏分形模型.通过理论计算对机械密封泄漏率的影响因素进行了分析,并在自制的试验装置上对2套B104a-70型机械密封进行了试验,试验密封流体为20℃清水,压力为0.5MPa,转速为2900r/min,弹簧比压分别为0.15和0.30MPa.研究结果表明泄漏率随着弹簧比压的增大略有下降,随着密封流体压力及转速的增大而增大,且端面越粗糙增大的幅度越大;当端面较粗糙时,泄漏率随着端面分形维数的增大或特征尺度系数的减小而迅速减小,而当端面较光滑时,泄漏率的变化很小;泄漏率的理论计算值与试验值吻合较好,特别是在进入正常磨损阶段后相差很小.

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。

分析了液压阀密封副端面粗糙轮廓波谷面积和弹性接触点面积的微观接触机理．以缝隙流动的N—S方分形程和理论为基础，研究了泄漏量与表面粗糙度、分形参数、密封接触比压之间的关系及泄漏量分形模型．并对平面密封缝隙泄漏量、作用在阀芯表面上的密封力与粗糙表面的分形维数、分形尺度系数之间的关系进行了数值仿真，由此得出：提高零件的加工精度可以减小液压阀的泄漏量；泄漏量随端面形貌变化而不断变化，而密封副初始表面形貌对泄漏量起着关键作用，通过控制表面形貌参数可以有效降低液压阀泄漏量．