本文關(guān)鍵詞：金屬波紋管機(jī)械密封的有限元分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬波紋管機(jī)械密封是高溫工況下應(yīng)用極其廣泛的一種動(dòng)密封結(jié)構(gòu),隨著使用工況的不斷變化,金屬波紋管機(jī)械密封因其軸或軸套不受磨損、浮動(dòng)性好、不易堆積雜物等諸多優(yōu)點(diǎn)被大量應(yīng)用。本文通過(guò)運(yùn)用ANSYS12.0有限元商業(yè)分析軟件,根據(jù)金屬波紋管機(jī)械密封的使用工況、使用壓力、使用軸徑對(duì)模型進(jìn)行模擬分析,最終得到在一定條件下,波紋管直徑變化對(duì)機(jī)械密封端面受力、變形和波紋管應(yīng)力的影響。通過(guò)ANSYS模擬計(jì)算得到了:(1)金屬波紋管機(jī)械密封的波紋管直徑改變(其他尺寸不變)對(duì)波紋管的受力影響不明顯,最大誤差小于10%。擠壓成型金屬波紋管在壓縮和受壓時(shí),最大應(yīng)力出現(xiàn)在波峰和波谷處。非對(duì)稱金屬波紋管的應(yīng)用可以改善波谷和波峰的受力情況。(2)金屬波紋管機(jī)械密封隨著直徑的增加,密封端面變形變大,接觸間隙變寬,接觸面減小,接觸應(yīng)力的最大值增大。(3)在過(guò)盈裝配過(guò)程中,不對(duì)稱的配合會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,使端面產(chǎn)生變形,機(jī)械密封直徑越大,變形越大,在裝配過(guò)程中增大配合面的比例,減小非配合部位的結(jié)構(gòu)尺寸將會(huì)大大改善密封環(huán)端面的變形情況。(4)本文通過(guò)端面比壓、載荷系數(shù)、反壓系數(shù)、介質(zhì)壓力的關(guān)系繪制了介質(zhì)壓力、波紋管壓縮量和端面比壓的關(guān)系圖,方便波紋管壓縮量的選取和判定端面比壓的大小。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了:(1)在金屬波紋管機(jī)械密封壓縮和受外壓的情況下,端面變形是真實(shí)存在的,且和有限元分析結(jié)果接近;這種變形使得密封端面外徑接觸,內(nèi)徑不接觸,出現(xiàn)了接觸間隙,在受外壓的情況下(和試驗(yàn)中一樣),高轉(zhuǎn)速會(huì)引起大的動(dòng)壓效應(yīng)。(2)機(jī)械密封通過(guò)跑和可以減輕端面變形造成的影響,減小端面動(dòng)壓效應(yīng),使機(jī)械密封運(yùn)行趨于平穩(wěn)。通過(guò)本文的有限元模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,得出金屬波紋管機(jī)械密封直徑變化對(duì)端面變形影響的規(guī)律,對(duì)工程實(shí)踐有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械密封 金屬波紋管 有限元分析 接觸 非線性
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH136
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-15
• 第一章 文獻(xiàn)綜述1:緒論15-21
• 1.1 機(jī)械密封概述15-20
• 1.1.1 機(jī)械密封發(fā)展的歷史與趨勢(shì)15-17
• 1.1.2 機(jī)械密封的原理及結(jié)構(gòu)17-18
• 1.1.3 金屬波紋管機(jī)械密封的研究概況18-20
• 1.2 本文研究的目的和意義20
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容20-21
• 第二章 文獻(xiàn)綜述2:擠壓成型金屬波紋管機(jī)械密封的主要參數(shù)及基礎(chǔ)理論21-35
• 2.1 擠壓成型金屬波紋管的主要參數(shù)21-24
• 2.1.1 擠壓成型金屬波紋管的結(jié)構(gòu)參數(shù)21
• 2.1.2 擠壓成型金屬波紋管的有效直徑21-23
• 2.1.3 擠壓成型金屬波紋管的剛度23
• 2.1.4 機(jī)械密封用金屬波紋管的材質(zhì)23-24
• 2.2 機(jī)械密封的主要相關(guān)參數(shù)24-31
• 2.2.1 機(jī)械密封的幾何參數(shù)24-25
• 2.2.2 機(jī)械密封的力學(xué)參數(shù)25-29
• 2.2.3 機(jī)械密封的性能參數(shù)29-31
• 2.3 金屬波紋管機(jī)械密封補(bǔ)償環(huán)的鑲嵌31-35
• 2.3.1 鑲嵌環(huán)的基本結(jié)構(gòu)31-32
• 2.3.2 密封環(huán)鑲嵌結(jié)構(gòu)的過(guò)盈量32
• 2.3.3 密封環(huán)鑲嵌的溫度32-35
• 第三章 擠壓成型金屬波紋管機(jī)械密封的有限元分析35-61
• 3.1 有限元軟件ANSYS在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用35-36
• 3.1.1 ANSYS幾何非線性靜力分析35
• 3.1.2 ANSYS接觸分析35-36
• 3.2 擠壓成型波紋管機(jī)械密封有限元模型建立36-40
• 3.2.1 組成材料的選擇36
• 3.2.2 模型尺寸的選擇與建模36-37
• 3.2.3 單元選擇與網(wǎng)格劃分37-38
• 3.2.4 接觸對(duì)的建立38
• 3.2.5 分析路徑的選擇38-39
• 3.2.6 分析工況的選擇39-40
• 3.3 有限元模型不同單元、網(wǎng)格劃分計(jì)算結(jié)果對(duì)比40-41
• 3.4 不同直徑的模型對(duì)端面變形影響程度的對(duì)比分析41-46
• 3.4.1 受外壓條件下端面變形的對(duì)比41-43
• 3.4.2 預(yù)壓縮條件下端面變形的對(duì)比43-44
• 3.4.3 預(yù)壓縮和外壓組合條件下端面變形的對(duì)比44-46
• 3.5 不同直徑的模型對(duì)端面應(yīng)力影響程度的對(duì)比分析46-52
• 3.5.1 受外壓條件下端面應(yīng)力的對(duì)比46-48
• 3.5.2 預(yù)壓縮條件下端面應(yīng)力的對(duì)比48-51
• 3.5.3 預(yù)壓縮和外壓組合條件下端面應(yīng)力的對(duì)比51-52
• 3.6 不同直徑的模型對(duì)波紋管應(yīng)力影響程度的對(duì)比分析52-56
• 3.6.1 受外壓條件下波紋管應(yīng)力的對(duì)比52-54
• 3.6.2 預(yù)壓縮條件下波紋管應(yīng)力的對(duì)比54-55
• 3.6.3 預(yù)壓縮和外壓組合條件下波紋管應(yīng)力的對(duì)比55-56
• 3.7 波紋管波峰、波谷半徑變化對(duì)波紋管機(jī)械密封的影響分析56-60
• 3.7.1 預(yù)壓縮條件下波峰、波谷半徑變化對(duì)端面變形的影響56-57
• 3.7.2 預(yù)壓縮條件下波峰、波谷半徑變化對(duì)端面應(yīng)力的影響57-58
• 3.7.3 預(yù)壓縮條件下波峰、波谷半徑變化對(duì)波紋管應(yīng)力的影響58-60
• 3.8 本章小結(jié)60-61
• 第四章 密封環(huán)與環(huán)座過(guò)盈配合的有限元分析61-77
• 4.1 分析模型的建立61-64
• 4.1.1 分析模型尺寸的選擇61
• 4.1.2 過(guò)盈量與加載溫度的選擇61-62
• 4.1.3 邊界條件和加載條件的選擇62
• 4.1.4 單元選擇與材料參數(shù)設(shè)定62-63
• 4.1.5 網(wǎng)格劃分與接觸對(duì)的建立63-64
• 4.2 常溫時(shí)過(guò)盈配合的有限元分析64-67
• 4.2.1 端面變形情況64-66
• 4.2.2 接觸對(duì)應(yīng)力情況66-67
• 4.3 工作溫度時(shí)過(guò)盈配合的有限元分析67-70
• 4.3.1 端面變形情況67-69
• 4.3.2 接觸對(duì)應(yīng)力情況69-70
• 4.4 模型結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的有限元分析70-76
• 4.4.1 改進(jìn)模型的選擇與建模70-71
• 4.4.2 常溫時(shí)各模型過(guò)盈配合的有限元分析71-74
• 4.4.3 工作溫度下各模型過(guò)盈配合的有限元分析74-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 第五章 金屬波紋管機(jī)械密封性能參數(shù)有限元分析77-85
• 5.1 金屬波紋管機(jī)械密封剛度的有限元模擬77-78
• 5.1.1 模型選擇77
• 5.1.2 模型剛度有限元計(jì)算77-78
• 5.1.3 計(jì)算剛度對(duì)比78
• 5.2 金屬波紋管機(jī)械密封載荷系數(shù)有限元分析78-80
• 5.2.1 加載與邊界條件選擇78
• 5.2.2 載荷系數(shù)的有限元計(jì)算與對(duì)比78-80
• 5.3 金屬波紋管機(jī)械密封端面比壓的有限元計(jì)算80-83
• 5.3.1 工況與邊界條件選擇80
• 5.3.2 端面比壓的計(jì)算80-81
• 5.3.3 最佳壓縮量的選擇81-83
• 5.4 本章小結(jié)83-85
• 第六章 金屬波紋管機(jī)械密封的實(shí)驗(yàn)研究85-95
• 6.1 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介85-87
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖85-86
• 6.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置的功用86-87
• 6.2 金屬波紋管機(jī)械密封剛度實(shí)驗(yàn)87
• 6.3 金屬波紋管機(jī)械密封實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析87-93
• 6.3.1 機(jī)械密封靜態(tài)實(shí)驗(yàn)87-88
• 6.3.2 機(jī)械密封動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)88-93
• 6.4 本章小結(jié)93-95
• 第七章 總結(jié)與展望95-97
• 7.1 總結(jié)95-96
• 7.2 展望96-97
• 參考文獻(xiàn)97-99
• 致謝99-101
• 作者與導(dǎo)師簡(jiǎn)介101

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張堅(jiān);;機(jī)械密封的工作原理[J];農(nóng)機(jī)使用與維修;2007年04期

2 朱漢華,劉正林,溫詩(shī)鑄,嚴(yán)新平;Mechanical Deformation of Ship Stern-Shaft Mechanical Face Seals[J];Tsinghua Science and Technology;2004年03期

  本文關(guān)鍵詞：金屬波紋管機(jī)械密封的有限元分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：333198