装配精度对机械密封环的影响分析

发布时间：2017-05-21 14:06

  本文关键词：装配精度对机械密封环的影响分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,对于机械密封的变形研究大多集中在投入生产之后的工作过程,并没有涉及到机械密封装置加工完之后,在存储过程中产生的变形对密封性能影响。某镶装式机械密封装置在常温、非工作状态下贮存一段时间后,部分产品出现密封失效。针对此问题,采用有限元法,计算分析装配后密封环上的位移分布情况,研究密封环配合面上尺寸公差和形位公差对装配后密封环密封性能的影响。其次,石墨材料作为构成动环组件的材料之一,其本身存在蠕变效应,在动环组件的存储期间,蠕变变形对密封性能的影响也是要重视的。本文根据动环组件公差精度要求,建立其轴对称模型。首先计算动环组件处于理想过盈状态下的变形结果,通过求取动环组件在配合面上径向位移差值及石墨环密封端面轴向高度差的方法,分析理想尺寸状态对密封性能的影响。其次由于制造水平与加工精度等原因,石墨环与动环座在配合面上的尺寸随机分布在各自极限尺寸范围内,使得动环组件在配合面上的变形结果与理想过盈状态存在差异,因此还要研究过盈装配接触面上的极限尺寸分布状态对密封性能的影响,针对分析结果,提出改进措施并分析改进效果。此外,动环结构除了要考虑子午面上的尺寸公差分布状态对动环组件的密封性能影响之外,在过盈配合圆柱面上还存在圆柱度环向不均匀误差。因此,还要考虑圆柱度对动环组件的密封影响,在此分析中通过编程求取整个配合面的位移差值,并计算产生间隙的长度比例,分析圆柱度公差分布对动环组件密封性能的影响,改进分析中,提出改进措施并分析改进效果。最后,考虑石墨环蠕变效应及动环组件的极限尺寸状态,计算并分析石墨环的蠕变变形对动环组件的密封性能的影响。
【关键词】：机械密封 有限元法 尺寸公差 形位公差 蠕变
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 选题的目的及意义12
• 1.2 国内外机械密封技术的应用12-13
• 1.3 机械密封密封性能的研究13-15
• 1.4 过盈连接公差对其密封性能影响研究15-17
• 1.5 蠕变变形的研究现状17-18
• 1.6 目前存在问题与研究的主要内容18
• 1.7 本章小结18-19
• 第2章 几何公差对密封性能的影响分析19-35
• 2.1 镶装式密封环整体结构19-20
• 2.2 密封环的有限元模型20-22
• 2.2.1 建模方式20-21
• 2.2.2 动环组件模型的建立21
• 2.2.3 接触单元类型及接触方式的选择21-22
• 2.3 理想过盈动环组件的分析22-25
• 2.3.1 最大过盈状态下动环组件的分析22-23
• 2.3.2 最小过盈状态下动环组件的分析23-25
• 2.4 尺寸公差分布对密封影响分析25-31
• 2.4.1 配合面上的尺寸分布状态25-26
• 2.4.2 工况1尺寸分布状态的计算结果分析26-27
• 2.4.3 工况2尺寸分布状态的计算结果分析27-28
• 2.4.4 工况3尺寸分布状态的计算结果分析28-29
• 2.4.5 工况4尺寸分布状态的计算结果分析29-30
• 2.4.6 四种工况下的计算结果对比30-31
• 2.5 改进措施及分析结果31-34
• 2.5.1 工况1的改进计算结果分析31
• 2.5.2 工况2的改进计算结果分析31-32
• 2.5.3 工况3的改进计算结果分析32-33
• 2.5.4 工况4的改进计算结果分析33
• 2.5.5 四种工况改进结果对比33-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 圆柱度误差对密封性能的影响分析35-48
• 3.1 圆柱度公差影响分析模型的建立35-37
• 3.2 形位公差对密封影响分析结果37-43
• 3.2.1 工况1计算结果分析37-40
• 3.2.2 工况2计算结果分析40-41
• 3.2.3 工况3计算结果分析41
• 3.2.4 工况4计算结果分析41-42
• 3.2.5 四种工况的分析结果对比42-43
• 3.3 改进措施及分析结果43-46
• 3.3.1 工况1的改进计算结果分析43-44
• 3.3.2 工况2的改进计算结果分析44
• 3.3.3 工况3的改进计算结果分析44-45
• 3.3.4 工况4的改进计算结果分析45-46
• 3.3.5 改进结果对比46
• 3.4 本章小结46-48
• 第4章 蠕变变形对动环组件密封性能的影响48-75
• 4.1 石墨材料的蠕变行为48-49
• 4.2 蠕变分析的基本理论49-52
• 4.2.1 一维应力蠕变理论49-51
• 4.2.2 多维应力蠕变理论51-52
• 4.3 有限元算法计算蠕变数值解52-53
• 4.4 ANSYS蠕变分析模型53-55
• 4.5 有限元模型的建立55-61
• 4.5.1 确定蠕变模型55-57
• 4.5.2 理想过盈状态的蠕变分析57-61
• 4.5.3 理想过盈状态的蠕变分析总结61
• 4.6 极限尺寸状态下的蠕变分析61-73
• 4.6.1 工况1尺寸状态的蠕变分析61-63
• 4.6.2 工况2尺寸状态的蠕变分析63-66
• 4.6.3 工况3尺寸状态的蠕变分析66-69
• 4.6.4 工况4尺寸状态的蠕变分析69-71
• 4.6.5 极限尺寸状态下蠕变分析对比71-73
• 4.7 本章小结73-75
• 结论75-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果82-83
• 致谢83-84

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