基于金属密封垫圈非线性变形仿真的预紧设计

为确保密封结构能有效阻止箱体内部介质的泄漏,要求密封面具备一定的密封比压,即通过施加合理的拧紧力矩来控制密封件的压缩量。目前主要采用试验方法验证一系列拧紧力矩下的密封效果,从而获取临界力矩值并确定可靠的拧紧力矩设计值。文章基于试验经验做出了合理的假设以建立简化的非线性有限元分析模型,对金属垫圈在压紧力下的塑性变形进行仿真,通过金属垫圈发生临界变形量的压紧力反推出拧紧力矩的临界值。该方法获取的临界力矩值与试验方法相近,可以有效地提高设计效率,降低试验成本。     

先进发动机低泄漏、长寿命密封

汽轮机中气路间隙的密封使用金属纤维为基体的密封装置。压气机纤维金属摩擦环,是由杂乱排列的 Hastelloy X 合金纤细纤维烧结在一起的。纤维状金属密封件具有可研磨性、耐腐蚀性、泄漏控制和耐高温性。这种密封件用独特的成型、钎焊制造工艺加工成垫圈,再用机械加工的方法加工成型。陶瓷密封件由钎焊在一个基体上的沿金属纤维低膨胀率的物体制成,在它上面涂了一层具有磨损裕度的氧化锆热阻层。这个元件含有减小残余应力的陶瓷涂层,涂层具有良好的绝缘性能和工程性能。深层的工艺过程必须仔细加以控制。刷式密封为防止气体沿传动轴的轴向泄漏提供了一种有效的密封方法。陶瓷刷式密封件和密封试验装置正在研究中。     

弹簧垫圈涨圈原因初探

通过对弹簧垫圈在装配中的受力分析和国内外弹簧垫圈标准的对比研究 ,提出涨圈的根本原因是弹簧垫圈的截面形状内薄外厚。而根据我国现行的弹簧垫圈 (包括不锈钢弹簧垫圈 )标准 ,难以保证截面形状内厚外薄 ,据此建议弹簧垫圈应限制在低强度的螺栓连接中使用     

无氢脆弹簧垫圈标准已批准发布

为满足型号研制需要,彻底消除弹簧垫圈氢脆的隐患,在去年不锈钢弹簧垫圈和机械镀锌锡铝合金弹簧垫圈试制试验工作的基础上,由七○八所主办、七○三所参加起草,今年四月完成了《专用弹簧垫圈》航天工业行业系列标准的报批工作,现已发布实施。     

QJ2963《专用弹簧垫圈》介绍

概述了 QJ2963《专用弹簧垫圈》系列标准制定的背景和组成,对不锈钢弹簧垫圈材料、工艺、性能指标的确定以及机械镀弹簧垫圈的工艺等进行了说明,介绍了弹簧垫圈的质量保证规定及其预定用途。     

弹簧垫圈涨圈问题的分析

发动机活门装配过程中发现选用的不锈钢弹簧垫圈出现开口值(m)的增大超差,也就是“涨圈”现象,不能满足产品技术要求。经分析,分别对倒角螺母、不倒角的平面螺母、自带平垫螺母三种结构形式的螺母和不锈钢弹簧垫圈、65Mn机械镀弹簧垫圈做压荷试验。最后选用自带平垫螺母和65Mn机械镀弹簧垫圈装配。没有再出现“涨圈”现象,弹簧垫圈起到锁紧作用,完全满足技术要求。     

关于QJ 2963.2不锈钢弹簧垫圈使用中涨圈问题的分析及解决措施

结合总公司关于型号产品中限制使用弹簧垫圈的文件要求,通过型号产品上对不锈钢弹簧垫圈使用问题的试验分析,进行了影响弹簧垫圈涨圈的几个因素及其机理分析,结合型号研制,提出解决问题的措施和建议。     

航天行业标准不锈钢弹性挡圈和垫圈的生产试制——从制定标准到提供标准化产品的有益尝试

不锈钢材料0Cr12Mn5Ni4Mo3Al(俗称69111)的弹性挡圈、垫圈不需电镀,可有效避免氢脆现象,是65Mn的替代产品,但69111必须通过控制相变实现强化,给批产带来困难。文章结合不锈钢弹性挡圈、弹性垫圈和锁紧垫圈航天行业标准制定,阐述产品批生产试制过程中技术攻关与工艺定型、产品鉴定与数据评估的简要过程。     

在型号设计中如何更新弹簧垫圈

概述了弹簧垫圈在普通机电产品中的使用情况、主要缺点以及因本身的缺陷而在航天产品中多年来造成的质量隐患,并通过对国内外常用紧固件的防松性能对比试验分析,提出了在型号研制中从设计技术的角度如何解决弹簧垫圈的替代更新问题的七条建议。     

行业标准修改单

QJ 2963.2—97《专用弹簧垫圈 标准型不锈钢弹簧垫圈》 第1号修改单 本修改单业经中国航天工业总公司于1999年2月3日批准,于1999年2月3日发布,自1999年2月5日起实行。     

多途径预防65Mn弹簧垫圈氢脆问题

分析了零件产生氢脆的基本机理,概述了近年来65Mn弹簧垫圈发生氢脆问题的现象和特点,并从采用先进的表面处理工艺和产品防松设计选用等方面探讨了如何解决和预防65Mn弹簧垫圈氢脆问题发生的方法。     

弹簧垫圈涨圈原因再探

针对《航天标准化》 2 0 0 0年第 5期刊登的《弹簧垫圈涨圈原因初探》的理论研究结果 ,从试验的角度对此结果进行验证 ,给出试验数据 ,并加以分析 ,指出原理论研究结果不正确之处 ,分析出实际影响弹簧垫圈涨圈的因素。     

聚氨脂橡胶通用模及其应用

通过对波纹垫圈的冲制，介绍了聚氨脂橡胶通用模的冲压原理、模具结构及特点。     

非金属材料绝缘垫圈加工工艺的改进

着重介绍了非金属材料绝缘垫圈的一种加工新工艺，它与旧工艺相比降低了加工成本，提高了工效和材料的利用率。     

会议简讯

总公司于1997年5月9日在七○八所召开了自锁紧固件研讨会,质量技术监督局庞海涛副处长主持会议,综合规划计划局王书元处长介绍了有关弹簧垫圈的工作情况,     

航天产品用弹簧垫圈供货新渠道

航天总公司天质[1995]0807号文件《关于在航天型号研制中确保质量的通知》发出后,大部分单位对库房现有的弹簧垫圈进行了认真复查,同时考虑重新订货。     

大规格螺栓螺母拧紧力矩与预紧力关系研究

研究大规格螺栓螺母在飞行器型号实际安装环境下,润滑条件、基体材料、安装次数对拧紧力矩与预紧力的影响,以及扭拉系数随安装次数的变化规律。研究结果表明:使螺栓产生相同的预紧力,有润滑比无润滑条件下对螺母施加的拧紧力矩要小,采用钢实用垫圈(30Cr Mn Si A)比铝实用垫圈(LC9)拧紧力矩要小;随着反复拧入次数的增加,达到相同的预紧力时,所需的拧紧力矩呈现递增的变化规律,其扭拉系数也明显呈递增变化趋势。     

桥式偏心密封段的研制

针对桥式偏心分层注水管柱在进行分层压力测试时,现有密封段操作繁琐、技术难以掌握,且在压差大的情况下存在密封段不易起出来的问题,研制了一种以免调节皮碗作为密封件的桥式偏心密封段。该密封段设计了一种平衡机构,它使得密封段在进行密封时起到更优的密封效果;皮碗不需要测量调节,降低了操作难度;此外,设计了单向阀,上提密封段时,它可以使密封的内外压力达到平衡,从而可以很容易地起出测试密封段,并解决了压差大的情况下密封段不易起出来的问题。     

径向密封设计及预紧力分析

主要描述了航天器结构设计中所采用的三种径向密封结构形式以及密封力的计算方法。在密封容器内压作用下,控制密封法兰两螺栓间的挠度变形,使两螺栓间法兰的间隙不大于0.1～0.2mm,从而达到满意的密封效果。同时,在密封实施过程中通过控制连接螺栓的拧紧力矩来确保密封法兰间的压紧力,通过紧固件的防松处理,提高法兰连接的可靠性。     

液氧煤油发动机碟形金属密封特性

碟形金属密封是一种精密的封闭式密封结构,在预紧过程和工作过程中表现出强烈的非线性特征,采用试验手段或者线性有限元方法无法对其密封特性进行直观量化研究。为了解决该问题,以1 200 kN推力液氧煤油发动机中的一种小直径碟形金属密封结构为研究对象,采用非线性弹塑性有限元仿真计算方法,分析了密封结构轴向压缩量、各密封面的密封面积及密封应力随加载载荷的变化规律,研究了碟形密封结构的密封机理和轴向刚度特性。分析结果表明:预紧载荷作用后4个密封面均形成密封面积和密封应力,预紧状态下碟形环发生"S"形变形并出现失稳现象,介质的压力载荷和温度载荷造成各密封面的密封性能下降。