航空发动机组合式弹性片金属密封环结构密封特性研究

为研究航空发动机组合式弹性片金属密封环结构的密封特性,设计和搭建了弹性片结构密封特性实验平台,研究腔室气体压力、弹性片压缩量对弹性片密封结构气体泄漏率和泄漏面积的影响规律。定量描述了气体泄漏量与弹性片压缩量及腔室气体压力的关系,分析了其密封机理。研究结果表明:气体泄漏率随腔室压力增大而线性增大;腔室气体压力使弹性片结构有一定的密封效果,压力越大密封效果越好,同时压力越大弹性片压缩量的增大对密封性的改善效果不显著;在压缩量较小或者腔室压力很低的条件下,接触泄漏和通道泄漏共存;当压缩量增大到0.80mm和腔室压力增大到0.40MPa时,继续增大压缩量或腔室压力对减小泄漏面积作用不大,泄漏面积会稳定在169mm~2,即为通道泄漏面积。     

浮动环加工工艺技术

浮动环,自浮动环座(钢)和石墨环热压合后,经车镗铣和研磨加工成形。其加工难度在于内腔凹槽12-0.015_0~(+0.025)mm的名义尺寸太小;脆性材料石墨在加工中易崩裂。采取的加工工艺措施是压紧石墨端面,限制轴向变形;选择走刀方向:降低吃刀量,降低走刀速度;在车床胎具上划线分度;用千分表解决微量进刀问题及改制复合中心钻加工R0.8mm槽的镗铣问题的工艺技术措施,使浮动环的生产工艺技术合理化。     

精密石墨零件的研磨

介绍了以石墨Ｍ１０６Ｈ为材料的密封环的研磨加工,重点介绍了研具,研磨剂及工艺步骤。     

考虑热流固多物理场耦合的圆周密封特性

基于圆周密封工况分析,建立了流场、温度场及结构场的多物理场耦合三维求解模型。通过热流固耦合方法计算结果分别与理论模型和试验结果对比,验证了模型正确性。分析了圆周密封流场、温度场和结构场特性,及耦合场应力和变形分布规律,得到了关键工况参数对圆周密封性能作用规律。结果表明:流场压力沿z轴负向降低,压力降梯度与密封带宽度负相关;封严气体出现不规则涡旋运动,流速沿径向降低。温度场分布较均匀,最高温度位于搭接头处。结构场分析发现最大变形和最大应力位于凸搭接头处。热流固耦合下密封环最大变形量比流固耦合下增大161%,比热结构耦合下减小09%,温度场对变形显著影响。最大应力移至密封带与搭接头过渡处,比流固耦合下增大83%,比热结构耦合下增大23%,流场与温度场对密封环应力影响较大。温差变化对变形量起主要作用。压差变化对最大应力起主要作用,对泄漏量具有决定性作用。     

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。     

基于机器视觉的航空发动机C形环密封性能检测系统

航空发动机C形密封环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环,其密合性能关系着发动机工作效率。针对生产过程中密封性能检测问题,搭建基于CMOS工业相机密封环弱透光环境下漏光量检测平台,采用NI可视化软件Vision Assistant采集图像并进行处理,可实现漏光区域μm级尺寸与面积测量。经工件试样测试结果表明:该技术识别精度高,可大大提高检测效率,为C形密封环性能测试提供了一种新的有效途径。     

高性能旋转动密封环设计研究

基于ANSYS软件平台,对高性能旋转动密封环流场进行了数值仿真分析与计算,研究了高性能旋转动密封环圆弧槽槽形结构和圆弧槽几何结构尺寸与密封环液膜压力和剪切应力之间的关系,由此得出了高性旋转动密封环设计准则,采用该准则设计、制造的高性能旋转动密封环通过了坦克专用传动系统密封试验台密封性能和密封可靠性试验考核,试验结果表明,高性能旋转动密封环满足设计与使用要求.     

直角滑环式组合型金属橡胶密封件的密封机理及应用研究

针对具体的需求背景，将金属橡胶技术成功的应用于密封结构中。对金属橡胶与聚四氟乙烯组合型密封环的结构设计、制备工艺、主要影响参数、密封性能及模拟试验等进行了系统研究。分析了聚四氟乙烯的表面质量及金属橡胶元件的性能对组合型密封环密封性能的影响。推导了组合型密封环的压缩变形量及接触压力的计算公式。研究结果表明，金属橡胶与聚四氟乙烯组合型密封环的尺寸稳定性及密封性能，完全满足实际工况提出的性能指标要求，其泄漏量是实际工况要求的十分之一。研究结果对利用金属橡胶技术解决空间环境下的密封问题具有重要的参考价值。