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航空燃气涡轮发动机刷式密封设计及优化分析

润滑与密封 2024年

作者：胡峻瑞朱维兵尹易李文江颜招强王和顺西华大学机械工程学院自贡兆强密封制品实业有限公司

针对航空燃气涡轮发动机具体工况，设计了一种双端面刷式-迷宫组合密封装置，利用有限元数值分析方法研究该密封装置压力、速度分布规律，与文献中其他密封实验结果相比，该装置密封性能更好。分析各结构参数对密封性能的影响规律，运... 详细信息

针对航空燃气涡轮发动机具体工况，设计了一种双端面刷式-迷宫组合密封装置，利用有限元数值分析方法研究该密封装置压力、速度分布规律，与文献中其他密封实验结果相比，该装置密封性能更好。分析各结构参数对密封性能的影响规律，运用正交试验法对关键的结构参数进行优化，结果表明：结构参数对密封性能的影响程度依次为：刷丝直径、刷丝倾斜角度、后挡板间隙、中间挡板间隙、刷丝束厚度、前挡板间隙。优化后各结构参数为：刷丝直径0.6mm、刷丝倾斜角度30°、后挡板间隙1mm、中间挡板间隙1mm，刷丝束厚度4mm、前挡板间隙4mm，在工况条件下密封泄漏量为5.15g/s，高于未优化前的17.76g/s，优化效果良好。

关键词：刷式密封正交实验航空发动机结构设计

牙轮钻头Ti(C,N)基金属陶瓷密封配副磨损研究

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润滑与密封 2024年第7期49卷 96-107页

作者：周已雷鑫林唐艺凤王儒晨颜招强吴兵西南石油大学机电工程学院四川成都610500 自贡兆强密封制品实业有限公司四川自贡643000

目前牙轮钻头金属密封环通常采用相同的金属材料,其磨损性能不佳,易造成金属密封因磨损严重而失效。为提高金属密封的磨损性能,提出采用Ti(C,N)基金属陶瓷作为牙轮钻头密封副,并开展其与不同材料配副的磨损试验,研究不同摩擦副的摩擦磨... 详细信息

目前牙轮钻头金属密封环通常采用相同的金属材料,其磨损性能不佳,易造成金属密封因磨损严重而失效。为提高金属密封的磨损性能,提出采用Ti(C,N)基金属陶瓷作为牙轮钻头密封副,并开展其与不同材料配副的磨损试验,研究不同摩擦副的摩擦磨损性能和磨损形式;建立适用于牙轮钻头金属密封材料的数值磨损模型,开展Ti(C,N)基金属陶瓷与不同材料配副的双金属密封性能的数值模拟,基于磨损模型预测使用30 h后不同双金属密封的磨损体积。试验结果表明:当Ti(C,N)基金属陶瓷作为动摩擦副,9CrSi作为静摩擦副时,金属环表面平均磨损体积最小,同时摩擦因数较小,磨损性能更佳。通过试验与仿真数据对比,验证了建立的数值磨损模型适用于双金属密封。仿真结果表明:当Ti(C,N)基金属陶瓷作为动金属环,9CrSi作为静金属环时密封端面磨损体积最小,金属密封磨损性能显著提高,其接触应力最大值为23.243 MPa,能够满足密封要求。

关键词：牙轮钻头 Ti(C,N)基金属陶瓷密封配副磨损性能

大型离心机磁流体密封装置传热性能研究及试验验证

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润滑与密封 2024年

作者：李文江朱维兵刘海晨胡峻瑞颜招强张龙飞王和顺西华大学机械工程学院自贡兆强密封制品实业有限公司

在磁流体密封装置中，温度的高低对整个密封装置的可靠性和稳定性起关键作用，不同工况下密封装置运行产生的效果也不一样。采用有限元数值分析与试验相结合的方法，探究大型离心机磁流体密封装置在运行过程中，磁流体摩擦产生的热对密... 详细信息

在磁流体密封装置中，温度的高低对整个密封装置的可靠性和稳定性起关键作用，不同工况下密封装置运行产生的效果也不一样。采用有限元数值分析与试验相结合的方法，探究大型离心机磁流体密封装置在运行过程中，磁流体摩擦产生的热对密封装置性能的影响，分析冷却液质量流率对密封装置的冷却效果，分析温度场分布规律。结果表明：对密封装置通冷却液可以降低密封装置的温度；密封装置表面的温度大致相同；在270 r/min转速、冷却液质量流率为0.05kg/s条件下，磁流体密封装置最高温度为44.6℃，满足使用工况要求；在常温、压力为0.002MPa-0.1MPa、冷却液质量流率为0.05kg/s的工况下，密封装置连续运转48小时，性能稳定、可靠。

关键词：大型离心机磁流体密封装置有限元分析试验温度场

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磁性液体性能及运行工况对密封耐压值的影响

润滑与密封 2024年第5期49卷 129-135页

作者：陈芳张杰李正贵李望旭邓波闫盛楠颜招强西华大学能源与动力工程学院四川成都610039 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039 自贡兆强密封制品实业有限公司四川自贡643020

为研究不同种类磁性液体及密封工况对密封效果的影响,以Fe_(3)O_(4)为磁性颗粒,以链状氟醚油为基液,制备一系列不同颗粒含量、基液分子量的磁性液体,对磁性颗粒及磁性液体的结构、性能进行表征,在搭建的密封试验台上测试磁性液体种类及... 详细信息

为研究不同种类磁性液体及密封工况对密封效果的影响,以Fe_(3)O_(4)为磁性颗粒,以链状氟醚油为基液,制备一系列不同颗粒含量、基液分子量的磁性液体,对磁性颗粒及磁性液体的结构、性能进行表征,在搭建的密封试验台上测试磁性液体种类及运行工况对密封耐压效果的影响。结果表明:制备的磁性颗粒粒径为纳米级,呈近球形形貌,具有较高的饱和磁化强度,磁性液体具有较好的分散稳定性;随颗粒含量增加、基液分子量增大,密封耐压值先增大后减小;在颗粒质量分数为30%、基液分子量为4600 g/mol时,密封耐压值最高;随主轴转速增大,密封耐压值逐渐减小;随密封时间延长,密封耐压值先减小后趋于稳定。

关键词：磁性液体密封耐压值饱和磁化强度密封寿命分散稳定性

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超低温结晶器磁流体密封设计及仿真优化分析

磁性材料及器件 2024年第3期55卷 69-76页

作者：孟睿朱维兵王和顺颜招强西华大学机械工程学院四川成都610039 自贡兆强密封制品实业有限公司四川自贡643000

针对传统密封应用在结晶器时存在泄漏及磨损等难题,以连续冷冻结晶器为研究对象,设计一种带有升温功能的新型磁流体密封装置。通过有限元软件对磁场及温度场进行分析,得到关键参数对密封耐压值的影响;采用正交实验法对参数进行优化,并... 详细信息

针对传统密封应用在结晶器时存在泄漏及磨损等难题,以连续冷冻结晶器为研究对象,设计一种带有升温功能的新型磁流体密封装置。通过有限元软件对磁场及温度场进行分析,得到关键参数对密封耐压值的影响;采用正交实验法对参数进行优化,并采用控制变量法分析不同热水质量流率及密封间隙对磁流体温度的影响。结果表明:结构参数对密封性能的影响程度依次为:密封间隙>永磁体高度>永磁体宽度>槽宽>齿宽>齿高;优化后各结构参数为密封间隙0.3mm、极齿宽度1.2mm、槽宽3.6mm、极齿高度3.2mm时,密封耐压值为0.503MPa,高于优化前的0.384MPa;由于工况温度较低,为保障磁流体密封正常工作,需通入质量流率大于0.1kg/s的常温水。

关键词：超低温结晶器磁流体密封正交实验密封耐压温度场参数优化

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离心压缩机磁流体密封设计及优化分析

润滑与密封 2023年第7期48卷 136-145页

作者：朱维兵吴朝军颜招强王和顺西华大学机械工程学院四川成都610039 自贡兆强密封制品实业有限公司四川自贡643000

针对现有密封方式难以解决离心压缩机旋转主轴线速度高所引发的密封困难问题,设计一种带有降温和降压功能的新型磁流体密封装置,基于磁流体运动方程建立考虑离心力影响的磁流体旋转动密封耐压计算公式,利用有限元数值分析方法研究该密... 详细信息

针对现有密封方式难以解决离心压缩机旋转主轴线速度高所引发的密封困难问题,设计一种带有降温和降压功能的新型磁流体密封装置,基于磁流体运动方程建立考虑离心力影响的磁流体旋转动密封耐压计算公式,利用有限元数值分析方法研究该密封装置密封间隙内磁感应强度分布规律,分析各结构参数对密封性能的影响,运用正交试验和响应曲面优化方法对关键结构参数进行优化设计。结果表明:当转轴线速度较高时,离心力对密封性能有显著影响;密封压力值随着永磁铁厚度和永磁铁宽度的增加,先增加后趋于平稳,随着密封间隙的增加而降低,随着齿宽、齿高和槽宽增加,先增加后减小,各参数对密封性能的影响程度由大到小依次为密封间隙、齿宽、槽宽、永磁铁宽度、齿高、永磁铁厚度;优化后磁流体密封的结构参数为密封间隙0.1 mm、极齿宽度1.274 mm、齿高1.8 mm、槽宽2.236 mm、永磁铁厚度7 mm、永磁铁宽度20 mm;优化后密封压力值为0.721 MPa,远高于工况要求密封压力值。

关键词：离心压缩机离心力磁流体密封正交试验响应曲面

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新型变齿磁流体密封结构设计及性能研究

润滑与密封 2022年第1期47卷 120-126页

作者：吴朝军朱维兵颜招强张林王和顺西华大学机械工程学院四川成都610039 自贡兆强密封制品实业有限公司四川自贡643000

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... 详细信息

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。

关键词：磁流体密封新型变齿结构耐压性能磁感应强度

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大轴径离心压缩机磁流体密封传热特性研究

润滑与密封 2023年第8期48卷 80-88页

作者：吴朝军朱维兵颜招强张林周绍玉王和顺西华大学机械工程学院四川成都610039 自贡兆强密封制品实业有限公司四川自贡643000

高温会降低磁流体饱和磁化强度,造成永磁铁退磁,影响磁流体密封装置的可靠性及稳定性。为探讨磁流体密封装置传热特性,以大轴径离心压缩机磁流体密封为研究对象,同时考虑磁流体摩擦热和轴承摩擦热对磁流体密封装置传热特性的影响,利用... 详细信息

高温会降低磁流体饱和磁化强度,造成永磁铁退磁,影响磁流体密封装置的可靠性及稳定性。为探讨磁流体密封装置传热特性,以大轴径离心压缩机磁流体密封为研究对象,同时考虑磁流体摩擦热和轴承摩擦热对磁流体密封装置传热特性的影响,利用有限元数值计算与磁流体、轴承摩擦功耗理论分析相结合的方法,研究磁流体密封装置温度分布规律,分析齿宽、密封间隙和转速对永磁铁和磁流体最高稳态温度的影响,并确定相关工况所需冷却液质量流率。结果表明:由于轴径尺寸较大,表面线速度高,磁流体黏性摩擦热及轴承摩擦热对密封装置传热特性有显著影响,在无冷却工况下,密封装置最高温度超过磁流体和永磁铁的极限使用温度,需通过强制对流换热的方式进行降温处理;永磁铁及磁流体最高稳态温度随着齿宽增加而升高,随着密封间隙增加而减小;随着转速的增加,永磁铁及磁流体最高稳态温度升高,且转速越大,相同转速梯度差之间的温度差越大。

关键词：离心压缩机磁流体密封传热特性质量流率温度场

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密封液体流动特性对磁液密封界面的影响

兰州理工大学学报 2022年第6期48卷 63-66页

作者：秦杏尧李望旭李正贵黎义斌颜招强山东华鲁恒升化工股份有限公司山东德州253024 流体及动力机械教育部重点实验室(西华大学) 四川成都610039 自贡兆强密封制品实业有限公司四川自贡643000 兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050

水轮机轴部应用磁性液体密封时,存在密封转速低、不稳定等现象,密封液体流场特性对密封失效有重大影响.基于数值计算的方法,对比了磁性液体动、静密封时密封液体的流场特性,并进行了实验验证.结果表明,密封压力对密封液体流场影响较小,... 详细信息

水轮机轴部应用磁性液体密封时,存在密封转速低、不稳定等现象,密封液体流场特性对密封失效有重大影响.基于数值计算的方法,对比了磁性液体动、静密封时密封液体的流场特性,并进行了实验验证.结果表明,密封压力对密封液体流场影响较小,轴转速对密封液体流场影响较大.该结论可为设计水轮机主轴的磁性液体密封装置提供理论指导.

关键词：磁性液体 PIV 旋转密封水力机械