为了研究螺旋弹鼓车削工艺技术,采用单因素试验、正交试验方法进行有限元仿真,采用极差分析方法分析刀具主要几何角度对切削力及刀尖温度的影响规律。通过切削加工试验对仿真结果进行验证。结果显示当车刀前角为4°、后角为12°、刀尖圆弧半径为0.6 mm时,切削过程表现较好;有限元仿真软件可以较好地反映实际加工过程,可以为刀具参数的优化提供可靠依据。

上游泵送机械密封可通过端面槽型等参数的设计实现低泄漏、低摩擦、长寿命的优异性能。本文对一种新型的多列品字形螺旋槽上游机械密封的密封性能进行了数值研究,建立了密封间隙内含有气液分界面的多列螺旋槽上游泵送机械密封流场仿真模型,并基于该模型对比了经典双列八字螺旋槽和新型多列品字螺旋槽在不同压差下的密封性能变化规律。计算结果表明,在本文参数条件下,压差波动时,多列品字螺旋槽相比双列八字槽具有更加稳定的密封性能、液体润滑面积和更强的承载性能。本文进一步研究了品字槽中副下游槽的槽深和螺旋角等几何参数对密封性能的影响规律,为这种多列螺旋槽上游泵送密封的槽型参数设计提供理论指导依据。

针对密封端面参数结构选取不当导致密封高速旋转时动静环烧毁的问题,对螺旋槽泵出型动压密封端面参数进行了优化。基于气相流体控制方程,采用了流固热耦合有限元分析方法,考虑动静环变形以及热变形对流体的影响,研究了螺旋角、槽数、槽堰比、槽坝比、槽深等端面参数对开启力、泄漏量、摩擦功耗以及气膜刚度等密封性能的影响,提出了螺旋槽泵出型动压密封设计优化方案;采用试验研究方法,验证了计算模型的准确性;对比了运转前后密封端面微观形貌图,发现试验密封端面几乎无摩擦磨损,验证了密封可行性。研究结果表明螺旋角在15°~20°、槽数在12个~16个、槽堰比在0.5~0.6、槽坝比在0.65~0.75、槽深在7μm^10μm时,密封开启力、气膜刚度较大,泄漏率、摩擦功耗较小,密封综合性能最佳。

高速工况下密封间隙内流体黏性生热严重且流动行为复杂,流体流动状态是影响跨尺度间隙流固传热过程和温度分布的关键因素之一,应用ANSYS Fluent软件在湍流与层流计算模型下建立了环形槽与螺旋槽复合式端面构型(ASG)的三维热流体动力润滑(THD)模型,对比了两模型下螺旋槽的冷却性能差异与环形槽的降温作用,以此揭示了流动状态对端面型槽冷却作用的影响机理,分析了型槽几何参数对两模型下温度场及密封性能的影响规律。结果表明:湍流模型下深螺旋槽内存在的大片死流体区阻碍了槽口冷流体进入到槽根部,致使螺旋槽对间隙内高温流体的冷却作用衰减;层流模型下深螺旋槽内充满更多的冷流体,冷却作用较强。内径侧环形槽在两模型下均具有显著的降温作用,且随槽深、槽宽的适当增加其降温作用得到强化;持续增加螺旋槽槽深并不能达到持续降温的目...

上游泵送机械密封是全液膜非接触式机械密封,近年来在化工流体输送中得到推广应用。与传统接触式密封相比,流体动压产生的效应使上游泵送机械密封端面形成全液膜,液膜压力高于介质压力,实现用低压流体阻封高压流体。上游泵送机械密封高速旋转时,端面开启,处于非接触状态,可极大提高机械密封的使用寿命,实现被密封高黏度介质的零泄漏。为满足高黏度浆料介质的密封需求,以上游泵送机械密封代替普通接触式密封作为主密封,以螺旋阻塞及唇片密封作为副密封,设计了一种组合式机械密封。介绍了组合式机械密封的结构特点、设计参数,计算了组合式机械密封的泄漏量,并通过运转试验进行验证。设计的组合式双端面机械密封在某ABS胶乳装置中得到应用,密封效果良好。

泄漏量是影响机泵密封性能的主要因素。采用干气密封中的螺旋槽为非接触密封研究对象,通过数值模拟的方法探究了压力、转速对机泵密封性能的影响。结果表明:螺旋槽的中心处受压最大,槽体根部速度最大,此时泄漏量增大密封性能降低。为此对结构的几何参数进行数值优化模拟,最终得到以下优化结构设计参数:当槽数在10~18,螺旋角小于30°,台宽比在0.4~0.5,槽深不超过8μm,坝长比在0.1~0.4之间,可以使干气密封达到良好的密封效果。

针对低压气态螺旋槽上游泵送机械密封,采用有限差分法建立密封端面润滑分析模型,研究单螺旋角、双螺旋角螺旋槽对密封性能的影响规律。分析结果表明,在低转速时,端面间的开启力、气膜刚度随着螺旋角的增大,不断下降,而泄漏量不断增大;在高转速时,端面间的开启力、气膜刚度随着螺旋角的增大先增大后降低,而泄漏量先减小后增大;双螺旋角螺旋槽在密封端面形成的最大开启力优于单螺旋角,且工作面螺旋角大于背面螺旋角时,更易获得较大的端面开启力。该文研究内容可为螺旋槽上游泵送机械密封结构优化提供更多方向。

阐述了在立式四轴加工中心上用宏程序加工变螺距螺旋槽的编程方法和加工工艺，介绍了宏程序编程加工方法的特点及工艺优越性。

介绍了螺旋槽气膜浮环密封的结构特点，利用CFD—FLUENT软件分析比较了普通浮环、无坝区螺旋槽浮环和有坝区螺旋槽浮环3种结构的密封性能，建立了螺旋槽几何结构参数变化对浮升力、泄漏量等影响的规律曲线。计算结果表明：有坝区螺旋槽浮环结构密封性能最好；螺旋槽结构参数对密封特性影响较大，综合考虑较小的泄漏量和较大的浮升力，取较小的螺旋角，槽数26～30，槽长7—9mm，槽深25um左右，槽宽比0．5较适宜。

利用Solidworks软件对螺旋槽干气密封端面五种不同气膜厚度进行三维立体模型建模,采用FLUENT前处理功能对其进行网格划分。在特定工况下,利用Fluent流场计算软件对五种端面微尺度流场模型进行数值计算,求出压力沿径向分布和气膜厚度对应的开启力,基于最小二乘法原理基础上,求出开启力与厚度的五次多项式,在对多项式关于气膜厚度求导,得出气膜刚度与气膜厚度的四次多项式。结果表明：气膜刚度随着气膜厚度的增大而减小,且随着气膜厚度的增加气膜刚度随厚度变化曲线趋于平稳,为了使干气密封长期安全、稳定的工作,端面气膜应有足够大的刚度。