一种基于等效平行间隙的静密封漏率预测方法

发布时间：2021-11-22 22:23

　　工程中由于密封件形状多样化和表面接触压力复杂多变,现有分析方法难以快速对密封性能进行定量分析。提出一种将密封接触压力引起的粗糙表面泄漏间隙变化等效为平行泄漏间隙,进而采用可压缩雷诺方程进行漏率计算的方法。该方法可快速计算各种工况下的密封性能。通过设计测量漏率实验,标定出接触压力和泄漏间隙的关系。基于该关系,将由有限元模型计算得到的密封接触压力分布转变为等效平行泄漏间隙分布,进而通过雷诺方程计算出密封界面的漏率。通过D形截面垫片验证漏率预测方法的准确性,实验验证表明,该方法能够快速准确计算出不均匀密封接触压力表面的漏率。 

【文章来源】：润滑与密封. 2020,45(03)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

垫片密封结构模型

通过分析图2可以发现,盖状平垫片的密封表面上的接触压力分布波动不到20%,可以认为接触压力是均匀分布的。而采用一面粘接的平垫片密封表面上的接触压力波动超过50%,与标定实验的假设不符,因此采用盖状垫片更能满足设计要求。1.3 平行间隙漏率理论计算方法

实验的被检容器采用法兰-螺栓结构(见图3),通过16个螺栓施加预紧力,保证密封垫片上接触压力均匀。法兰盘为19 mm厚的有机玻璃,既能保证法兰的刚度,又能观测到垫片接触区的变化。由于垫片受压后,接触面积难以精确测量,所以采用有限元模型计算的方法得到垫片上的接触面积。模型计算出的接触面积和通过有机玻璃观测到的垫片接触面积变化基本一致。垫片表面的接触压力是均匀的,通过螺栓预紧力和垫片表面的接触面积可以计算出接触压力。结合实测的漏率可以标定出等效平行泄漏间隙和接触压力的关系,为预测模型提供依据。实验通过螺栓施加不同的预紧力,测量密封结构在0.2 MPa压差下的泄漏率。根据Roth模型[10-11],流体泄漏间隙h和接触压力p的关系式为

【参考文献】：
期刊论文
[1]表面缺陷对硅橡胶密封性能的影响规律研究[J]. 吴健,董吉义,Bipin Kumar Gond,王友善,粟本龙,崔志博.  橡胶工业. 2018(05)
[2]密封结构中粗糙表面特征对其气密性的影响[J]. 吕祥奎,杨文健,许国良,黄晓明.  机械工程学报. 2015(23)
[3]基于ANSYS的Y形橡胶密封圈静态密封性能研究[J]. 李腾,张付英,邓康丰.  润滑与密封. 2013(11)
[4]粗糙表面的气体密封性能研究[J]. 任晓,吴承伟,周平.  机械工程学报. 2010(16)
[5]橡胶Mooney-Rivlin模型中材料常数的确定[J]. 王伟,邓涛,赵树高.  特种橡胶制品. 2004(04)



本文编号：3512549