基于热-结构耦合的船舶艉轴机械密封环材料筛选

艉轴密封装置是船舶推进系统的关键组成部分,其密封性能的优劣直接影响船舶航行的安全性与可靠性。以船舶艉轴机械密封环为研究对象,基于热-结构耦合模型对比分析了赛龙、聚四氟乙烯和碳石墨这3种材料密封环的温度场和结构场差异,并提取动、静环接触面各节点的温度和压力分布。结果表明：3种材料密封环最高温度和接触压力均处于密封环内侧,并由内而外逐渐减小,相同位置处碳石墨密封环的端面温度小于赛龙与聚四氟乙烯密封环,且接触压力较大。综合密封台架试验验证,碳石墨密封环端面温度和摩擦系数较低于另外两种材料密封环,密封性能较好。研究结果对于不同材料配对的船舶艉轴机械密封环材料的筛选具有一定的指导意义。     

高压机械密封动态温度场分析研究

以机械密封环动态温度场为研究对象，考虑热力变形对温度分布影响，在瞬态热分析和热弹性接触理论基础上提出了动态摩擦热的计算方法，给出了动态温度场分析的基本流程；然后基于E．迈尔的研究成果建立了动态摩擦系数模型；最后用ANSYS软件模拟了机械密封启动工况；结果表明，启动加载过程中密封端面接触区域变小和局部过热。     

变工况下船舶艉轴机械密封端面温度场数值分析

以变工况下的船舶艉轴机械密封环为研究对象,采用整体接触耦合法对其进行了热力耦合作用下的温度场有限元计算,重点介绍了船舶艉轴密封环稳态温度场数学计算模型和热流密度载荷的施加思路,依据接触表面的温度连续性条件对变工况时密封端面的接触状况及温度变化趋势进行了分析.结果表明:转速、海水压力以及载荷系数都是引起端面温升的重要原因,各工况下静、动环接触区温度相同,非接触区静环端面温度高于动环,且在热力耦合作用下,密封端面发生锥形变形,呈现开口间隙.     

锚泊绞车旋转端面密封装置技术

针对水下某深度锚泊绞车旋转端面密封性差的问题,研发出一种锚泊绞车旋转端面密封装置,对该装置中的静密封环和动密封环建立物理模型,在不同压力情况下进行仿真,得出动密封环的变形量、应力及接触间隙云图,从而进一步验证锚泊绞车旋转端面密封性的可行性。     

变工况下船舶艉轴端面密封动态性能分析

非接触式艉轴端面密封具备低泄漏、无磨损、高寿命等优点,但螺旋桨周期性击水而产生的周期性振动以及往复性轴向窜动都对密封的动态抗干扰性能提出了挑战.本文基于摄动法,求解得到艉轴密封的动态雷诺方程和动态性能参数,并采用有限元法进行求解,分析多种膜厚变工况下的密封动态性能.研究结果表明:转速的增加使得密封具有更大的刚度系数、阻尼系数以及更好的动态性能;而压差的增大会减小密封的刚度系数,不利于密封的动态性能;密封端面间流体膜的厚度越小,其具有越大的刚度系数,而阻尼系数略有减小,有利于密封的动态性能;因此艉轴端面密封适合于高转速、低压差、小膜厚的运行工况.     

机械密封腔的设计

前言:英国流体力学研究协会(BHRA)和许多密封用户的调查一致表明,泵的70％—80％故障是由于机械密封失效所引起。某些故障与安装不够正确、制造质量较差和维护保养欠佳等因素有关。因为这些因素常常会缩短密封的使用寿命。尽管许多故障是由于密封端面的流膜破坏和过热所致,然而有一些密封产生中期失效,并无明显的原因。接触端面间流膜的稳定性,部分地或在某种情况下主要地取决于是否充分冷却和有效地排除端面周围的气体和固体。这些过程是由密封腔的流动状况所决定的。而流动状况是密封腔的几何形状和引液位置的函数。已经证明密     

船舶尾轴环机械密封装置端面变形分析

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。     

尾轴端面密封漏水的修理工艺及应用

针对某船尾轴端面密封严重漏水的问题,通过现场拆检,运用摩擦、传热理论,对端面密封进行了相关研究.认为端面密封严重漏水是水膜形成不良、没有润滑水槽及材料选配不当所致,并采取相应措施进行了修理,取得了理想的效果.     

基于ANSYS的艉轴密封环性能分析研究

为解决在高参数场合下,艉轴密封的密封端面产生力变形,热变形,造成密封失效问题,基于ANSYS软件平台,综合国内外在艉轴密封性能理论研究的新成果,对艉轴密封环建立热-结构耦合稳态的计算艉轴密封性能的有限元模型,并进行了密封性能研究.     

机械密封热变形的控制

机械密封面的热变形导致密封端面向着环形方向偏转,呈锥形收敛状(正的热变形偏转)。亦已证明,通过几何形状的控制,可以使静环部分的热变形偏转不明显,或者将静环设计具有扩散锥形,得到负的热偏转变形。后一种情况,该静环可与等于正热偏转变形的一般机械密封动环面配用,以致可使最终的偏转变形量趋于零。由于使用了液膜厚度探测装置,对液膜几何形状直接测定,从而使这一原理得到了实际的证明。     

汽轮发电机组半频振动的原因分析和处理

为解决汽轮发电机组出现的半频振动问题,针对汽轮机轴承开展不同轴承结构参数及形式的理论计算和试验验证,发现轴承并不是引发半频振动的直接因素。通过进一步开展试验,发现引发机组半频振动的主要原因是主油泵前后的浮动油封浮动不畅对汽轮机转子产生了附加力。经过综合分析可知,通过增加油封环室刚性和减少浮动油封摩擦力,能消除半频振动现象,保证机组的可靠运行。     

一种非均匀环肋圆柱壳振动与声辐射性能研究

引入圆柱壳圆截面内运动假设,利用模态法推导非均匀环肋圆柱壳模态机械阻抗解析式;通过模态机械阻抗控制法,围绕激励力位置设置阻抗增强肋骨,构造一种非均匀环肋圆柱壳;采用FEM/BEM法对该非均匀环肋圆柱壳振动与声辐射性能进行研究,并通过模型振动试验与普通环肋圆柱壳进行对比分析。研究表明：通过增大环肋机械阻抗、合理地布置阻抗增强环肋位置构造的非均匀环肋圆柱壳,可有效降低结构振动响应和辐射噪声水平,具有较好的振声性能。     

船闸反向弧形阀门顶止水装置改造

船闸反向弧形门日常故障主要是顶止水损坏,主要是反向弧形门开启之初顶止水与门楣脱离形成窄缝,止水受力恶劣,易造成止水损坏。从提高止水固定可靠性和改善受力两方面对顶止水装置进行改造研究。通过分析止水现有固定方式存在的问题,采用穿孔螺栓并安装两个螺母防松的方式进行固定,提高可靠性,并在试验装置上对止水压板增加挡水板后止水的受力情况进行测试。结果表明,止水空化减弱,水动力时均压力荷载减小,并能抑制顶止水的自激振动,止水受力状况得到改善。在2022年葛洲坝3^#船闸大修中对反向弧形门顶止水装置进行改造,运行效果良好。     

船用梳齿密封流场与泄漏特性数值分析

通过数值仿真对船用梳齿密封的流场情况进行计算,分析比较了梳齿平台密封、梳齿交错密封和斜齿交错密封的压力分布、速度分布情况,揭示了密封腔室内的流动特征,得出了各自的泄露特性,为选择合适有效的汽封结构提供了依据.     

某型舰船轴承密封装置防泄漏改进设计研究

针对当前某型舰船主柴油机输出端、主轴支撑点及柴油发电机主轴等处轴承密封圈出现的严重泄漏润滑油问题，分析了泄漏原因，拟设计采用新型多级泄压式密封技术实验型轴承密封圈以替换目前单级轴承密封装置，从而达到防止轴承润滑油泄漏的目的，并满足现有轴承和轴系结构尺寸的情况下，实现无抽轴不解体修复与更换。     

某型汽轮机滑动轴承特性分析

为提高某型汽轮机运行的稳定性,降低机组的振动和噪声,在对机组进行改型的过程中,拟更换汽轮机转子支撑轴承。以滑动轴承为研究对象,基于雷诺方程,利用Dyrobes软件对圆柱瓦轴承、压力坝轴承、四油楔轴承和可倾瓦轴承的特性进行计算。从轴承油膜压力分布、油温、功耗、耗油量、稳定性和对外传递载荷等方面对4种轴承进行分析对比,结果表明,该汽轮发电机组汽轮机转子采用压力坝轴承可改善机组的运行状态,提高转子运行的稳定性,降低轴承的外传力,达到降低机组振动和噪声的目的。     

材料硬度对C形密封圈密封能力的影响研究

根据经验公式选取不同硬度的橡胶材料参数,采用有限元方法利用ABAQUS通用程序对C形密封圈结构进行大间隙工况下密封性能的仿真计算.结果表明C型密封圈在大间隙工况下的密封性能受三个条件的约束.C形密封圈在大间隙工况下合理的材料硬度范围为70~80.     

引进机蜂窝密封设计技术

通过对GT25000燃气轮机蜂窝密封应用情况的分析研究,详细论述了高压压气机、高低压涡轮以及动力涡轮的蜂窝密封材料、结构形式和尺寸、分布情况、安装方式、密封间隙等情况,简要概述了蜂窝密封的焊接和以往蜂窝密封的研究,为开展蜂窝密封数值模拟研究、试验件的设计以及密封试验的开展提供基础支撑.     

水压环境下轴承支撑结构变形对其载荷分布的影响分析

当水下轴承支撑在工作过程中受到外力作用时，轴承的内圈或外圈会产生偏离理想圆形的变形，因而需要考虑变形后的形状来获得真实的载荷分布，或者把轴承套圈视为柔性。针对水下回转轴承内圈与其中空支撑轴结构采用固联装配的情况，分析了海水压力作用下中空支撑轴变形引起的轴承内圈变形，以及由此引起的轴承间隙变化，建立了轴承负荷与滚动体负荷的平衡方程，通过数值仿真计算，得到变形后轴承内圈的载荷分布。计算结果表明，在水下压力环境下轴承内圈变形后与变形前的载荷分布截然不同。轴承的力学性能下降，将会影响轴承的使用可靠性及寿命。