摘要：为建立流体润滑状态下表面织构的最优参数设计模型,采用求解表面织构润滑计算模型的方法研究织构参数和工况参数对摩擦因数的影响规律。研究结果表明:最优织构直径越大,其对应的最优织构深度也越大;深径比参数不能作为织构尺寸参数对摩擦因数影响的唯一表征,即织构直径和深度2个参数应分别进行研究,但当深径比在0.005～0.01之间时,不论织构直径和深度如何,其对应的摩擦因数均较小;最优织构面积比与织构尺寸参数及工况参数无关;载荷越大,速度越小,对应的最优织构深度越小,而最优织构直径越大。在仿真结果的基础上,建立椭圆形截面织构的最优参数设计模型,并对模型进行试验验证和应用分析。

摘要：为考察表面粗糙度对织构表面摩擦学性能的影响,采用求解基于平均雷诺方程的表面织构润滑计算模型的方法,研究综合粗糙度和方向参数等对摩擦系数及最优织构参数的影响规律.结果表明:当织构表面具有横向粗糙条纹时具有较优的摩擦学性能表现;当综合粗糙度σ<0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度不随综合粗糙度的变化而变化,当σ≥0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度随粗糙度的增大而增大;最优织构直径随综合粗糙度的增大而增大,最优织构面积比与综合粗糙度之间不相关,最优织构参数不随方向参数的变化而变化.在仿真结果的基础上,建立考虑粗糙度影响时表面织构的最优参数设计模型,试验验证所建立的模型是合理的和正确的.

摘要：为提出N-S方程和Reynolds方程在建立表面织构润滑计算模型时适用范围的判据,对流体润滑条件下织构表面的流体动力学表现进行研究。采用求解基于N-S方程的表面织构润滑计算模型的方法研究惯性项对织构表面流体动力学性能的影响规律,并通过改变流体域典型长度尺寸l与摩擦副间隙h0的比值对Reynolds方程的适用范围进行探讨。结果表明:当l/h0<46时,惯性项的影响不可忽略,必须采用N-S方程进行织构表面的理论建模;惯性项的影响越显著,织构表面的承载力越大,而流体域中涡流也越容易产生,因而在进行表面织构参数设计时,使惯性项影响增大的同时要尽量避免织构内部涡流的产生;当l/h0≥46时,惯性项的影响可以忽略不计,可以采用Reynolds方程代替N-S方程建立流体润滑条件下表面织构的润滑计算模型,但此时必须考虑空化现象对压力分布的影响。研究结果为表面织构的设计及理论建模提供了一定的参考。

摘要：为了克服基于统计学参数的接触模型的尺度依赖性以及现有接触分形模型推导过程中初始轮廓表征受控于接触面积或取样长度的不足,基于粗糙表面轮廓分形维数D、尺度系数G和最大微凸体轮廓基底尺寸l,建立了新的粗糙表面接触分形模型,探讨了微凸体变形机制、粗糙表面的真实接触面积和接触载荷的关系,揭示了接触界面的孔隙率和真实接触面积随端面形貌、表面接触压力等参数变化的规律,给出了不同形貌界面被压实的最大变形量.结果表明:微凸体变形从弹性变形开始,并随着平均接触压力pm的增大逐步向弹塑性变形和完全塑性变形转变;接触界面的初始孔隙率φ_0随D的增大而增大,压实孔隙所需要的最大变形量δ也随之增大;接触压力p_c增大,孔隙率φ减小,并随着D的增大和G减小,φ快速减小,直至填实,变为零;D较小时,G的增大对真实接触面积的增大影响较小;D较大时,G的增大对真实接触面积的增大作用明显.研究成果为端面摩擦副的润滑与密封设计提供了理论基础.

摘要：扩压式自泵送流体动压机械密封作为1种新的密封结构形式具有优异的密封性能和广泛的应用前景.分别设计出具有等截面型扩压环槽、发散型扩压环槽、收敛型扩压环槽和圆弧型扩压环槽4种扩压式自泵送流体动压机械密封,引入综合评价因子η,通过Fluent数值模拟分别对其综合密封性能进行了分析.基于最佳的扩压环槽结构,通过正交试验,对密封面结构参数进行优化.结果表明:等截面型扩压式自泵送流体动压机械密封综合密封性能最优;在试验参数范围内,螺旋槽数Ng和密封环外径rk对泄漏率均有影响,且螺旋槽数Ng影响最为显著.密封环外径rk和螺旋角α对开启力均有影响,其中密封环外径rk的影响更为显著,随密封环外径的增大,开启力迅速增大.依据正交试验分析结果,对密封面结构参数进行了优化,在其他边界条件均不变的情况下,新的因素水平组合得到的泄漏率最低为0.784361 ml/h,此时开启力大小为3.958962 kN.

摘要：油气田火炬气回收是碳减排的重要手段,但目前针对火炬气回收系统(FGRS)尤其是超压保护方面还缺乏系统性研究。以文昌9-7海上钻井生产平台为例,采用K-Spice软件搭建了火炬气回收系统动态仿真模型,研究确定火炬气回收系统在不同放空工况下的超压保护措施。结果表明:火炬气回收系统分液罐的压力高高关断(PAHH)设定值应根据连续放空气量变化确定,参照现行规范设定的PAHH值(210 kPa)明显偏高,应调至38.5 kPa,以确保超压值不高于分液罐设计压力又满足平台低压设备的泄放背压要求;应急放空工况下,为确保一级保护和二级保护相互独立,火炬支路快速开关阀(ESD)的开阀时间应小于27 s;火炬支路ESD故障时,为确保应急放空过程中分液罐内压力不超过设计压力,同时考虑爆破膜泄压对上游设备泄放背压的影响,最终选择Z型爆破膜。目前该平台已结合上述关键参数形成了一套完整的火炬气回收方案,预期回收火炬气可达13万立方米/年以上,碳减排效果显著。本研究为火炬气回收系统超压保护措施关键参数确定提供了定量分析手段,为火炬气回收系统的设计提供了参考。

摘要：设计了一种可以在无须人为更换零部件的情况下实现对直径为43.18~50.8 cm轮毂进行可靠装夹的汽车轮毂柔性夹具.对所设计的夹具结构在工作过程中的受力情况进行了分析,确定了夹具最大径向位移与刀具切削要素之间的函数关系,建立了夹具径向动态夹持刚度理论模型.采用有限元数值模拟的方法对夹具的径向夹持刚度特性进行了分析.结果表明:夹紧力的大小对轮毂夹具径向动态夹持刚度没有影响,轮毂夹具的径向动态夹持刚度不仅取决于弧形夹爪的刚度大小,而且与轮毂毛坯的几何尺寸有关.本夹具中的六弧形夹爪设计对夹具的径向夹持刚度可以起到较好的积极作用,能够有效提高夹具结构的稳定性.

摘要：基于微凸体侧接触模型,推导了机械密封端面混合摩擦热计算式,研究了转速、摩擦间隙和粗糙度对常用机械密封端面混合摩擦热的影响。结果表明:常用混合摩擦状态下的机械密封端面微凸体接触多为第II类弹塑性接触;当转速ω?2 800r/min时,微凸体接触摩擦热所占比重较大,但随着转速上升,黏性摩擦热比重逐渐增大至百分之百;随着摩擦间隙d的增大,黏性摩擦热和微凸体接触摩擦热曲线均呈下降趋势,当d?2.8σ时,微凸体接触摩擦热减小至零,而黏性摩擦热随d变化不大;随着粗糙度的增加,端面摩擦热先下降后上升,在近1.6μm处最小,因而在机械密封设计时,存在某一粗糙度使混合摩擦热最少。

摘要：旋转机械装备的密封性能对生产过程的能耗、效率和环保具有重要影响。基于逾渗理论,探讨了接触式机械密封界面空隙状态随动、静环表面分形参数和接触压力变化的规律。研究建立了密封界面单层网格微通道结构模型,指出了密封界面在接触压力作用下表现的逾渗、逾渗点和非逾渗3种状态。根据液体毛细管力和气体Knudsen数,提出了微通道内流体流动判据,分析了密封界面流体的流动阻力和泄漏流量,阐释了接触式机械密封界面泄漏机理。研究结果为接触机械密封优化设计和泄漏控制提供依据。

摘要：为研究往复运动条件下织构表面的润滑减摩性能,选取销-盘式摩擦副,考察了0%、7%、11%和20%4种织构密度在不同的速度下对摩擦系数的影响规律.结果表明:表面织构的引入使摩擦副在较低的速度下进入流体润滑区域,扩大了流体润滑区域的范围,这与摩擦副在相对转动条件下的结论一致;处于流体润滑区域的织构表面的摩擦系数不一定小于同等工况条件下处于混合润滑区域的无织构表面的摩擦系数;当无织构表面处于流体润滑区域时,试验所涉及的同等工况条件下的不同织构密度表面反而增大了摩擦系数.研究结果也说明了在对表面织构进行摩擦学设计时,应当考虑摩擦副的运动形式因素.