旋转条件下可控柔性密封研究

发布时间：2017-09-11 21:51

  本文关键词：旋转条件下可控柔性密封研究

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【摘要】：本文对旋转轴可控柔性密封的密封性能进行了有限元理论分析及实验研究。探索了旋转轴可控柔性密封实际应用的可行性,研究了控制压力以及密封圈结构参数对可控柔性密封工作性能的影响,在获得了可控柔性密封控制方法的同时也为合理设计和优化密封结构提供指导。首先简述了旋转动密封的国内外研究现状,了解了旋转动密封的研究进展,确定了本文的研究内容;阐述了与研究内容有关的基本理论,为可控柔性密封性能的理论分析及实验研究提供理论指导。其次进行了密封性能的有限元理论分析,针对不同的可控柔性密封结构,建立了不同的可控柔性密封二维轴对称有限元分析模型。研究了控制压力、密封结构对不同密封圈形变量分布、等效应力分布以及接触压力分布的影响;得到了不同结构密封圈与旋转轴间的接触压力在轴向路径上的分布情况以及密封圈宽度、密封圈外沟槽、密封圈内沟槽等对密封性能的影响规律。然后研制了旋转轴可控柔性密封性能检测实验装置,其硬件部分由机械系统、液压系统、测控系统组成,主要包括密封实验台、液压泵站、柱塞泵、实验操作台、工控机、数据采集板卡、传感器、电气元件等。测控软件用以编辑控制界面和数据曲线界面,增强实验装置运行状态及实验数据的可视性。将硬件部分与软件部分相结合,能够在进行密封实验的同时,检测、显示、存储相关实验数据。在此实验条件基础上,设计了实验内容及实验流程。最后进行了旋转轴可控柔性密封性能实验研究,采集了十种不同结构的密封圈,在不同转速工况下,控制压力、最高密封工作压力等实验数据。分析了不同密封结构在不同转速工况下,控制压力与最高密封工作压力之间的关系。得到了密封圈截面宽度、密封圈外沟槽以及密封圈内沟槽对密封性能的影响规律。研究了实验装置稳定运转且旋转密封处于临界密封状态时,旋转轴扭矩与控制压力之间的关系。
【关键词】：旋转轴 可控柔性密封 密封性能 有限元分析 实验研究
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 论文选题的背景及意义8
• 1.2 旋转柔性密封技术的国内外研究现状8-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 本文研究的主要内容11-12
• 第二章 旋转轴可控柔性密封理论基础12-20
• 2.1 流体密封机理分析12
• 2.2 流体密封材料的基本要求12-13
• 2.3 橡胶超弹性材料的本构模型13-14
• 2.4 动密封失效准则14-15
• 2.5 有限元分析理论15-19
• 2.5.1 非线性问题的有限元分析理论15-17
• 2.5.2 接触问题的有限元分析理论17-18
• 2.5.3 接触问题算法18-19
• 2.6 本章小结19-20
• 第三章 可控柔性密封性能的理论分析20-38
• 3.1 密封结构设计20-21
• 3.1.1 密封结构组成20
• 3.1.2 密封圈结构设计20-21
• 3.2 有限元分析21-23
• 3.2.1 基本假设21
• 3.2.2 材料参数21-22
• 3.2.3 有限元模型的建立22-23
• 3.2.4 密封圈载荷参数23
• 3.3 控制压力对密封圈力学行为的影响23-30
• 3.3.1 控制压力对密封圈形变分布的影响24-25
• 3.3.2 控制压力对密封圈等效应力分布的影响25-27
• 3.3.3 控制压力对密封圈接触压力分布的影响27-30
• 3.4 密封圈结构对密封圈力学行为的影响30-36
• 3.4.1 密封圈结构对其形变分布的影响30-31
• 3.4.2 密封圈结构对等效应力分布的影响31-32
• 3.4.3 密封圈结构对接触压力分布的影响32-36
• 3.5 本章小结36-38
• 第四章 可控柔性密封性能检测实验装置研制38-46
• 4.1 实验装置研制目的38
• 4.2 实验装置系统组成38-45
• 4.2.1 实验装置硬件设计38-43
• 4.2.2 实验装置软件设计43-45
• 4.3 本章小结45-46
• 第五章 可控柔性密封性能的实验研究46-56
• 5.1 实验项目和流程46-47
• 5.2 实验数据采集及分析47-55
• 5.2.1 密封实验数据采集47-49
• 5.2.2 控制压力与密封介质压力之间的关系49-50
• 5.2.3 密封结构对密封性能的影响50-55
• 5.2.4 旋转转矩与控制压力之间的关系55
• 5.3 本章小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-61
• 作者简介、发表文章及研究成果目录61-63
• 致谢63-64

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本文编号：833279