密封圈气体密封性能研究

发布时间：2017-08-23 17:38

  本文关键词：密封圈气体密封性能研究

  更多相关文章： 密封 密封W 纹理方向 册漏率

【摘要】：密封装置普遍存在于工业设备中。在石油、化工、航天航海等工业中,泄漏常常会造成经济损失、能源浪费以及环境污染,当密封介质是有毒气体或有腐蚀性时,泄漏甚至会直接引起重大安全事故,影响人们的人身安全。由于密封不好引起泄漏而导致的事故已经越来越多,造成了重大的经济损失或威胁人身安全。在航空航天结构中,密封技术尤为重要。如何以最小的经济代价,取得最好的密封性能是人们长期追求的目标。本文以某工程应用为研究背景,研究管路连接法兰以及往复活塞运动小型O形圈的气体密封问题,期待为新型号设备中管路的关键密封部件的研发提供理论基础。由于实际加工表面上粗糙度的存在,使得接触表面间总是存在着一系列的间隙。本文首先从微观入手,用计算机模拟实际表面的形貌特征,生成具有高斯分布的粗糙表面。根据平均流动模型基本理论,寻求泄漏率随压强、温度、表面粗糙度纹理方向以及空气粘度、密度的变化。本文用有限元软件对管路连接法兰结构进行分析,得出外界环境的变化对法兰的温度、结构应力、密封面接触应力以及密封圈变形的影响规律,并进一步计算出温度、压强、纹理方向以及螺栓预紧力对法兰密封性能的影响。从而得到结论：(1)改善结构的纹理方向,尽量使纹理的沟槽方向与泄漏率方向垂直,减少泄漏率；(2)合适的螺栓预紧力,在一定程度上可以减小泄漏率；(3)泄漏率随温度升高而减小,随压强增大而增大。为了进一步研究管路的密封性能,我们对微小型O形圈做往复活塞运动的精密密封问题进行了高压动密封试验,并进行数值模拟。试验表明,该O形圈在20MPa压力、0.05Hz频率、1mm幅值的往复活塞运动下,前800次循环内,泄漏率与O形圈在20MPa压力下的静态泄漏率几乎相等,均为2×10-4Pa·m3/s。同时试验发现该设计O形圈的往复运动安全使用寿命约为20小时,之后由于发热膨胀摩擦力不断增加,波形变差,并伴随着严重磨损和划伤产生。
【关键词】：密封 密封W 纹理方向 册漏率
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB42
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 选题背景9-10
• 1.2 法兰和O形圈密封研究现状10-11
• 1.3 本文主要研究内容11-13
• 2 随机粗糙表面及气体流动特性介绍13-24
• 2.1 粗糙表面介绍13-19
• 2.1.1 工程表面的基本特征13-14
• 2.1.2 粗糙表面形貌的测量及评价14-15
• 2.1.3 粗糙表面计算机模拟介绍15-19
• 2.2 气体在密封间隙中的流动特性19-23
• 2.2.1 可压缩性气体在密封间隙中的流动特性19-22
• 2.2.2 气体在两平行粗糙表面间的流动特性22
• 2.2.3 粗糙峰名义接触应力计算22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 法兰结构强度和密封性能研究24-48
• 3.1 有限元分析模型24-26
• 3.1.1 几何模型24-25
• 3.1.2 材料参数25
• 3.1.3 网格划分25
• 3.1.4 边界条件25-26
• 3.1.5 计算工况26
• 3.2 法兰有限元模拟26-37
• 3.2.1 温度场分析26-28
• 3.2.2 密封圈位移场分析28-31
• 3.2.3 接触应力场分析31-35
• 3.2.4 Mises应力场分析35-37
• 3.3 法兰密封泄漏率计算37-46
• 3.3.1 纹理方向和温度对泄漏率的影响41-43
• 3.3.2 内部压强对泄漏率的影响43-45
• 3.3.3 预紧力对泄漏率的影响45-46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 O形圈高压动密封试验及数值模拟48-63
• 4.1 O形橡胶圈密封机理48
• 4.2 O形橡胶圈动密封试验48-54
• 4.2.1 试验原理48-50
• 4.2.2 试验条件及结果50-51
• 4.2.3 高压动态密封摩擦力变化51-54
• 4.2.4 试验结论54
• 4.3 数值模拟54-62
• 4.3.1 O形橡胶圈本构模型54-55
• 4.3.2 O形圈动密封数值模拟55-62
• 4.4 本章小结62-63
• 结论63-64
• 后期工作展望64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 顾伯勤;陈晔;;高温螺栓法兰连接的紧密性评价方法[J];润滑与密封;2006年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 朱学明;机械密封性能的数值分析及优化研究[D];武汉理工大学;2005年

，

本文编号：726399