【摘要】： 在機(jī)械密封裝置中，機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)接觸面上的摩擦熱容易造成干摩擦或產(chǎn)生較大的溫度梯度，從而使密封環(huán)內(nèi)產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力并出現(xiàn)熱裂紋，嚴(yán)重影響機(jī)械密封的性能。本文基于ANSYS軟件平臺(tái)，綜合國(guó)內(nèi)外在機(jī)械密封性能理論研究的新成果，從熱—結(jié)構(gòu)耦合穩(wěn)態(tài)和流動(dòng)場(chǎng)二個(gè)角度建立了計(jì)算機(jī)械密封性能的有限元模型，并對(duì)溫度場(chǎng)，熱應(yīng)力，速度場(chǎng)做了分析研究。 首先本文基于有限元模型，將機(jī)械密封靜環(huán)簡(jiǎn)化為軸對(duì)稱模型，用有限單元法求解其穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值結(jié)果。在建立了計(jì)算機(jī)械密封環(huán)的物理模型之后，介紹了用軸對(duì)稱問(wèn)題的有限單元法求解溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的具體過(guò)程，并指出了在計(jì)算中需要注意的問(wèn)題。應(yīng)用熱—結(jié)構(gòu)耦合法給出了密封靜環(huán)的溫度場(chǎng)分布和熱應(yīng)力分布規(guī)律。 防漏問(wèn)題是機(jī)械密封的根本，泄漏量的計(jì)算顯得尤為重要，所以對(duì)密封間隙的流動(dòng)場(chǎng)的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。在流動(dòng)場(chǎng)分析中，利用ANSYS軟件的前處理程序PREP7，本文采用2D．fluid141的單元類型，自底向上的建模方法建立有限元模型。經(jīng)過(guò)單元類型選擇，流體參數(shù)的確定，幾何建模，單元生成等步驟，建立流動(dòng)場(chǎng)的有限元分析模型，并對(duì)有限元的模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，給出了密封間隙的速度場(chǎng)分布和壓力的分布規(guī)律。對(duì)于機(jī)械密封的設(shè)計(jì)和制造具有理論指導(dǎo)和現(xiàn)實(shí)意義。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH136;TK123
【圖文】：

1.2.1機(jī)械端面密封的組成機(jī)械密封〔6，是一種依靠彈性元件對(duì)動(dòng)、靜環(huán)端面密封副的預(yù)緊，介質(zhì)壓力和彈性元件壓力的壓緊而達(dá)到密封的軸向端面密封裝置(圖1.1)。構(gòu)成機(jī)械密封的基本元件有:端面密封(靜環(huán)1和動(dòng)環(huán)2)、彈性元件(如彈簧4)、輔助密封(如0形圈8和9)、傳動(dòng)件(如傳動(dòng)銷3和傳動(dòng)螺釘7)、防轉(zhuǎn)件(如防轉(zhuǎn)銷10)和緊固件(如彈簧座5、推環(huán)12、壓蓋n、緊定螺釘6與軸套13)。沖洗液舊舊舊 舊 rrr弓弓弓故故鱗鱗陽(yáng)陽(yáng)陽(yáng)味味一一 .........圖1.1機(jī)械端面密封結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)械密封基本元件的作用和要求如下:端面密封副(動(dòng)、靜環(huán))端面密封副的作用是使密封面緊密貼合，防止介質(zhì)泄漏。它要求動(dòng)、靜環(huán)具有良好的耐磨性，動(dòng)環(huán)可以軸向靈活地移動(dòng)，自動(dòng)補(bǔ)償密封面磨損，使之與靜環(huán)良好地貼合;靜環(huán)具有浮動(dòng)性，起緩沖作用。為此密封面要求有良好的加工質(zhì)量，保證密封副有良好的貼合性能。彈性元件(彈簧、波紋管、隔膜)它主要起預(yù)緊、補(bǔ)償和緩沖的作用。要求始終保持足夠的彈性來(lái)克服輔助密封和傳動(dòng)件的摩擦，保證端面密封副良好的貼

3951.50264，604，，.咯 0790· 209103.0幾工115·813工 25.616141·‘ 1515‘.左a七U上 eCOntOUr，圖3.5密封環(huán)溫度場(chǎng)云圖從圖中可知:不同的顏色代表不同的等值溫度區(qū);最高溫度在端面內(nèi)徑處，外端面溫度最低且變化不明顯。由于內(nèi)半徑處散熱不好，所以內(nèi)徑處的溫度高于外徑處的溫度，最高溫度點(diǎn)在內(nèi)半徑處，在密封環(huán)內(nèi)端面處溫度變化較大。(2)熱應(yīng)力分析本文用熱一結(jié)構(gòu)禍合法，采用plane42軸對(duì)稱單元進(jìn)行熱應(yīng)力計(jì)算，后處理采用一般后處理器postl。分析結(jié)果包括環(huán)的徑向應(yīng)力，軸向應(yīng)力，周向應(yīng)力，等效應(yīng)力。應(yīng)力場(chǎng)云圖如下:

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本文編號(hào)：2719064