宽温域下智能唇形密封的工作机理研究

基本信息
批准号:51575300
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:贾晓红
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王子羲,沈强,胡松涛,王占朝,何强,闫传祥
关键词:
智能密封宽温域自适应多场耦合唇形密封
结项摘要

It is important for the safety of main equipment to keep stable sealing performance under wide temperature range. In this proposal, intelligent lip seal is raised to solve the contradiction between the operating condition of the main equipment and strong temperature-dependence of material properties of rubber. Being aimed at rotary lip seals, simulation model of the whole system will be established with the connection of multi-physics coupling seals and thermal network. Based on simulation and experiments, the interaction mechanism will be investigated among sealing performance, environment temperature and operating conditions. Intelligent lip seal will be designed with the optimization of structure and heat treatment technology of shape-memory-alloy spring. Then self- adaptive control of sealing performance will be obtained under wide temperature range to keep it stable, qualified and reliable. The potential results will come into being a method including theory, experiment and design which can also be applied to reciprocating seals and other packing seals. The potential results will provide a feasible solution for other intelligent seals as well as a good way to prolong seal life by compensating lip wear.

在宽温域工况下,保持橡胶密封件良好性能的稳定性,对主机安全至关重要。本申请拟研制智能唇形密封,解决主机的宽温域工况需求与橡胶力学特性强温度依赖性之间的矛盾。以旋转轴唇形密封为对象,结合理论分析和实验测量,建立密封大系统性能仿真模型,实现系统热网络与唇封流固热耦合框架的综合,研究密封性能与环境温度、工况参数之间的内在关联机制。设计智能唇封系统,优化形状记忆合金预紧弹簧的结构和热处理训练工艺,实现密封性能在不同温度下的自适应控制,在宽温域工况下保持唇封性能的良好、稳定和可靠。基于以上工作,建立一套理论研究、实验测量和系统设计的方法,可扩展用于往复轴唇形密封和其他成型填料密封。预期成果将为智能密封的研制提供一套解决方案,同时也可作为补偿密封磨损延长密封寿命的有效措施。

项目摘要

在宽温域工况下,保持橡胶密封件良好性能的稳定性,对主机安全至关重要。本项目以旋转轴唇形密封为对象,结合理论分析和实验测量,在课题组已建立的唇封模型基础上考虑了密封材料力学性能对温度的依赖特性,建立了唇封热效应分析的数值仿真模型,并以此为基础研究宽温域下唇封的性能变化规律;研究了密封系统服役性能与工况参数之间的内在关联机制,进行参数化分析,并以此为基础建立基于微观反向泵送理论的半解析方法,以便用于工程应用;针对唇封性能在宽温域下的变化规律,提出了唇封宽温域下密封性能的优化策略,使密封性能在不同温度下的可以自适应控制,在宽温域工况下保持唇封性能的良好、稳定和可靠;基于此,设计基于SMA的智能唇封,提出了设计方案,并通过实验对SMA智能唇封的有效性进行了验证。实验结果验证设计方案达到了宽温域下智能调整唇封性能的目标,未来需要进一步的工程化设计以满足应用要求。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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