合理的弹性橡胶密封垫断面形状是保障盾构隧道管片接缝防水设计性能的关键。密封垫断面优化设计时,需要反复进行材料大变形、接触分析等复杂的非线性计算,极大限制了优化效率。为此,以闭合压力与有效接触压力占比为双控目标,提出了一种结合深度神经网络代理模型的结构优化算法。在遗传算法框架下,深度神经网络代理模型可以实现由断面形状到接触应力场的快速映射。同时,迁移学习的引入实现了不同类型断面形状代理模型的知识复用,仅利用小样本即可建立高精度的接触应力预测模型,从而有效提高了闭合压力约束条件下的密封垫结构断面优化效率。

保压控制器作为深部煤炭原位保压取心器的核心部件,其密封设计对保压取心效果有着决定性作用。为了获取最优的密封结构方案,本文建立了保压控制器密封结构二维轴对称非线性接触模型,通过正交试验分析不同凹槽设计、锥角选型及摩擦因数对密封性能的影响,并研究不同闭合阶段、介质压力下密封圈各应力变化情况。结果表明:1.9 mm凹槽深度的30°锥角保压控制器密封效果最优;摩擦因数对密封性能的影响较小,应根据实际情况选择尽可能小的摩擦因数;室内打压试验结果表明保压控制器在较小预紧力作用下即可形成密封,且其密封性能随密封压力的升高仍维持稳定,该自适应密封特性保证了其密封能力与工作稳定性。研究成果提高了深部煤矿保压保瓦斯取心器的密封可靠性,对实现深部煤矿瓦斯精准测定具有重要工程意义。

目前被广泛应用的平面环填料组被压紧后,填料内部的应力沿轴向衰减,因此距离压盖近的环对密封的贡献较大。然而柔性石墨填料组中起主要密封作用的纯石墨环通常位于填料组的中间,两端加固石墨环的密封能力较弱。为提升柔性石墨填料的密封性能,对平面环石墨填料组进行结构优化,通过制造应力集中改变填料组受压后的应力分布,从而增大纯石墨环所受应力以提升填料密封性能。测定柔性石墨相关材料参数,利用ANSYS软件、Fluent软件对优化前后填料组的受力及密封性能进行分析。结果表明:平面环填料组在优化为V形填料组后,纯石墨环内部的应力得到提升,且整组填料与阀杆间的摩擦力更小,填料密封寿命明显更长。

在某款发动机生产过程中,遇到了冷却模块与机体结合面处冷却液渗漏的问题。通过失效分析和计算机辅助工程(CAE)分析,确认了密封圈的椭圆形截面结构是导致冷却模块冷却液渗漏的根本原因。针对发动机冷却模块的密封圈结构进行了优化设计,将密封圈截面优化为矩形形状,同时还对密封端面进行了双波密封带的优化。该优化方案显著提高了密封面的紧密度,模拟计算结果证实了优化效果的有效性。制作样件并进行装机验证,验证结果显示冷却模块密封漏水的问题得到了解决。

针对矿用电磁先导阀小推杆偏置设计回油腔阀芯卡滞失效的问题,在保留电磁先导阀原有结构优良性能的基础上,对阀芯组件、阀体关键部件进行结构优化,将侧推式顶杆结构优化为正推式梭杆球式结构。通过井下现场应用可知,优化后电磁先导阀的损坏率显著降低,更好地保障了液压支架的良好工作性能。

介绍了液压支架立柱活塞设计的技术方案,给出了直径360mm的齿轮支架液压腿的应力-应变状态的比较有限元模拟结果。结果表明,在该活塞方案下,当活塞腔内工作流体的压力为62MPa时,径向密封间隙的变化比串联设计小20倍。

基于液压支架的基本箱型结构,以ZY6400/21/45型液压支架为例,基于现有液压支架的结构特点,提出三种不同的掩护梁结构优化方案,并分别构建液压支架三维立体模型,以此为基础实施液压支架掩护梁强度有限元分析,确认三种优化方案的有效性,并将优化方案应用于实践,以期能够提升ZY6400/21/45型液压支架掩护梁强度性能。

针对现有的伺服缸,对其内部的静压支承进行特性分析,建模后进行流固耦合分析,计算得到其内部的压力分布情况,进而求得静压支承进出口的流量和产生的承载力大小。运用MOGA算法,对静压支承机理及结构提出优化研究,结果表明,在一阶模态升高4.9%的情况下,油腔内部压力增加5%,油膜刚度增加了5.55%。可以看出,在不影响静压支承整体性能的情况下,通过优化静压支承结构尺寸,油腔内的油膜刚度可以显著提高。最后用优化前后的结构尺寸,在空载下伺服缸系统性能试验予以验证静压支承的整体性能,证明本静压支承设计与优化合格。

针对影响离心泵性能的参数及结构进行分析,总结试验经验及出现的问题,提出针对影响性能的具体措施,包括结构优化、装配及配套方法等,通过具体的应用进一步提高离心泵的综合性能。

针对单级摆线泵流量范围小,单个泵体可供使用的吸排油回路少,提出一种多级摆线泵的设计方法,阐述了多级内啮合摆线齿轮泵的结构原理,给出了多级内啮合摆线泵关键参数设计方法和结构设计方法,并对内部结构进行优化。试验结果表明,该产品满足客户技术要求。