提出一种斜线槽上游泵送机械密封,运用正交试验法设计上游泵送机械密封试验方案,基于Fluent软件进行数值模拟试验,分析各个试验参数对密封端面开启力和泄漏量的影响。结果表明在试验参数的取值范围内,对开启力有显著影响的因素是槽数、径向夹角、槽深、液膜厚度、转速和压差,具体表现为开启力随着径向夹角、槽深、液膜厚度、转速和进出口压差的增大呈上升趋势,随着槽数的增多呈下降趋势;对泄漏量有显著影响的因素是槽深、槽宽比、液膜厚度、转速和压差,具体表现为泄漏量槽宽比、液膜厚度、转速和进出口压差的增大呈上升趋势,随着槽数的增多而呈下降趋势。依据正交试验分析结果,提出初步优化的密封端面结构参数。

采用Pro/E软件建立斜线槽上游泵送机械密封流固耦合三维几何模型,在ANSYS Workbench中进行单向流固耦合计算,在不同工况条件下对SiC、WC、YWN8三种动环材料进行有限元对比分析,研究材料和工况参数对应力和变形的影响。结果表明:最大应力和最大变形均发生在斜线槽外径边缘,最大应力随转速的增加逐渐减小,转速对最大变形基本没有影响;压差对最大应力和最大变形影响较大,且均随压差呈线性增加的趋势;研究有3种材料中,YWN8最大变形最大,不适合做密封动环材料,而SiC的最大变形最小,且具有较强的耐磨性和耐腐蚀性,在其他条件都满足要求的前提下,推荐优先选用SiC为密封动环材料。

根据某公司近几年渣浆泵用机械密封产品返厂维修真实数据,统计各类密封元件失效导致密封失效的占比情况,并根据渣浆泵用机械密封基本结构及工作原理分析各类密封元件失效机制及表现形式,总结维修处理办法。利用故障模式及后果分析法(FMEA)计算渣浆泵用机械密封各潜在故障模式的风险顺序数(RPN),确定端面变形、温度异常、密封元件磨损、腐蚀是风险顺序数较高的故障模式;根据分析结果从设计制造、安装、运行过程中提出相应改进优化措施。该研究可为降低故障风险、延长装置使用寿命、降低渣浆泵用机械密封使用成本提供参考。

为提高磁流体密封耐压能力,在传统磁流体密封结构基础上提出一种新型变齿磁流体密封结构。基于磁流体密封耐压理论,利用ANSYS Maxwell软件对新型变齿结构密封间隙内磁感应强度大小分布进行研究,采用控制变量法分析变齿宽系数、变齿高系数2个因素单独及共同对磁流体密封耐压性能的影响。结果表明:随着变齿宽系数的增加磁流体密封耐压能力先增加后减小;随着变齿高系数的增加磁流体密封耐压能力逐渐减小;变齿宽系数及变齿高系数两因素共同作用时,在变齿高系数及变齿宽系数均为1.1的情况下磁感应强度差最大,密封耐压性能最好。

针对传统密封方式应用于往复密封存在磨损和泄漏的问题,以立式柱塞泵为研究对象,设计一种带有斯特密封的新型磁流体密封装置。利用有限元数值分析软件获得磁流体密封件间隙内磁感应强度分布,计算其理论耐压值,分析密封间隙、齿宽、齿高、槽宽等关键参数对密封压力值的影响,并运用响应曲面优化方法对其进行优化设计。结果表明:初设密封装置理论耐压值为0.483 MPa;密封压力值与密封间隙成反比,密封压力值随着齿宽、齿高、槽宽的增大先增大后减小。优化后各结构参数分别为密封间隙0.2 mm,齿宽0.627 mm,齿高1.01 mm,槽宽1.84 mm时,理论密封压力值为0.529 MPa,相比优化前提升了9.5%,且远高于实际应用密封压力值。

机械密封动力学性能对密封系统稳定性有很大的影响，微小的振动会导致密封泄漏量增加和端面磨损加剧。根据机械动力学基本原理，建立了流体静压机械密封轴向、角向振动的动力学耦合方程，并通过简化将其转化成相互独立的单自由度二阶微分方程。结合辅助密封圈的动态参数求解方法，通过MATLAB编程求出系统在内部微小扰动作用下，密封环在轴向和角向的动态响应曲线。分析表明，综合考虑振荡频率和振动幅度等因素，端面锥角保持在大于或等于2’的附近范围内，转折半径保持在大于或等于130mm的附近范围内，密封系统能够保持较好的稳定性。

针对核主泵轴密封具有承受高压、高PV值、高可靠性的特点,尤其是第一级流体静压密封承受大部分的压差（15.5MPa）,是整个主泵轴密封中难度最高和技术最复杂的关键性瓶颈,为此首先以第一级密封为突破口作了较深入的研究。完成了第一级密封试验样机、试验台及系统的研制与试验,第二、三级密封试验样机的研制,整套主泵密封的试验。已完成的试验项目指标基本达到设计技术指标,为今后进一步深入研究打下了很好的基础。

为了提高轴向柱塞泵的容积效率及整体寿命,研究了柱塞和缸体孔的泄漏流量与缸体孔的转角关系,通过Matlab仿真了其曲线图,得出了泄漏流量随着缸体孔的转角增大而变大,而根据泄漏的标准在正常工作的情况下不能超过0.25ml/min,确定了其间隙在范围内其泄漏流量是较小的,为了得到这个间隙进一步对柱塞和缸体的工艺进行了详细的分析,最终通过千分尺测量柱塞与缸体孔的配合间隙是符合设计要求的,从而提高了轴向柱塞泵的容积效率和整体的寿命。

千斤顶在汽车、工程机械、航空等领域应用广泛,针对应用的领域不同,所设计的千斤顶的结构和控制方式也不同.主要有机械式和自动控制式,由于目前千斤顶的动载测试台在国内研究较少,导致很多企业研发出来的千斤顶不能够测试其工作性能,在很大程度上限制了千斤顶的研发和应用.千斤顶动载测试台把液压综合测试试验台作为动力源,与千斤顶测试台结合在一起,研究了一种测试千斤顶工作性能的试验台,通过有限元分析,优化了其结构.此测试台具有结构小、操作方便、可靠性高、成本低等优点.

为了研究机械密封用螺旋式泵效环的泵送性能，利用CFD软件Fluent对泵效环的内部流场进行数值模拟计算，得到泵效环内部流场的压力分布，并计算出泵效环的泵送扬程，获得了流量-扬程性能曲线，分析了泵效环的转速和螺纹头数对其泵送能力的影响。结果表明：螺旋式泵效环具有较强的泵送能力，且泵效环的转速和螺纹头数对其泵送性能都有相应的影响。随着转速的增加，泵效环扬程增大，但扬程随流量的变化幅度并不大。随着螺纹头数的增加，泵效环扬程先增加再减小，且扬程随流量的变化趋于平缓。