深海油压动力源密封技术研究

发布时间：2017-09-03 07:06

  本文关键词：深海油压动力源密封技术研究

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【摘要】：深海油压动力源是各类深海装备的重要组成部分,为其完成深海作业提供动力。深海动力源所处的环境非常特殊,具有高压、温度、腐蚀等特点。液压传动的功率密度比很高,在各类深海装备中广泛应用。深海环境中油液泄漏或者海水倒灌都严重影响液压系统的性能,甚至决定了深海装备的使用效果,因此研究深海环境中的密封问题尤为重要。本文以深海油压动力源的O形橡胶密封圈为研究对象,利用ANSYS软件对深海高压环境中O形圈在静密封、往复动密封等工况下的密封性能进行研究,在此基础上分析了不同深度的环境压力对O形圈各种应力的影响。首先,介绍了深海油压动力源、深海密封技术的研究现状以及O形圈密封、ANSYS有限元仿真的相关理论,为深海环境中O形圈的限元分析提供依据。其次,分析了深海高压环境中O形圈的压缩变形,然后重点研究了深海环境中O形圈在静密封空载状态、承载状态下的等效应力、剪切应力、接触应力的变化以及材料硬度、预压缩率、密封压力等因素对上述应力的影响。通过分析可知,O形圈在静密封空载状态下,随着下潜深度的增大,上述三种应力是逐渐减小的,而对于承载一定密封压力的O形圈来说,随着下潜深度的增大,等效应力和剪切应力增大,接触应力基本不变。此外,针对深海特殊环境,在密封结构设计过程中可适当增大密封槽宽度。最后,分析了深海高压环境中O形圈往复动密封整个过程中等效应力、剪切应力、接触应力和摩擦应力的变化,刚开始运动时各种应力会出现一定幅度的波动,之后趋于稳定。在此基础上研究了O形圈往复动密封稳态情况下压缩率、密封压力、材料硬度、摩擦系数等因素对内、外行程的各种应力的影响。通过分析可知,随着下潜深度的增加,内行程中等效应力减小、外行程中等效应力增大,整个运动过程中剪切应力增大,摩擦应力和接触应力基本不变。深海环境中0形圈往复动密封内行程中的各种应力均大于外行程,内行程中O形圈更容易发生破坏。
【关键词】：深海 高压 O形圈密封 ANSYS
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB42
【目录】：

• 中文摘要6-7
• abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 深海油压动力源简介12-15
• 1.2.2 深海密封技术15-16
• 1.3 深海液压动力源密封16
• 1.4 课题主要研究内容及方法16-17
• 第2章 深海O形圈密封理论与仿真简介17-23
• 2.1 深海环境17
• 2.2 密封理论17-20
• 2.2.1 密封与泄漏机理17-18
• 2.2.2 密封的基本要求18
• 2.2.3 O形圈密封原理18-19
• 2.2.4 密封准则19-20
• 2.3 密封材料20
• 2.4 有限元分析20-22
• 2.4.1 ANSYS软件20-21
• 2.4.2 橡胶超弹性理论21-22
• 2.4.3 有限元分析基本假设22
• 2.5 小结22-23
• 第3章 静密封分析23-39
• 3.1 O形圈截面变形分析23-24
• 3.2 静密封分析模型24-26
• 3.3 空载状态应力分析26-31
• 3.3.1 等效应力26-28
• 3.3.2 剪切应力28-29
• 3.3.3 接触应力29-31
• 3.4 承载状态应力分析31-37
• 3.4.1 等效应力31-33
• 3.4.2 剪切应力33-35
• 3.4.3 接触应力35-37
• 3.5 静密封需要注意的问题37-38
• 3.5.1 静密封空载状态37-38
• 3.5.2 静密封承载状态38
• 3.6 小结38-39
• 第4章 往复动密封性能分析39-51
• 4.1 往复动密封模型39
• 4.2 往复运动过程应力变化分析39-41
• 4.3 往复动密封稳态应力分析41-50
• 4.3.1 等效应力41-43
• 4.3.2 剪切应力43-46
• 4.3.3 接触应力46-48
• 4.3.4 摩擦应力48-50
• 4.4 小结50-51
• 结论与展望51-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果57

【参考文献】

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1 孟庆鑫,王茁,魏洪兴,张立勋;深水液压动力源压力补偿器研究[J];船舶工程;2000年02期

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本文编号：783530