波纹管机械密封的热动力学行为及流场研究

发布时间：2020-06-18 09:48

【摘要】： 在机械密封装置中，机械密封动静环接触面上的摩擦热容易造成干摩擦或产生较大的温度梯度，从而使密封环内产生过大的热应力并出现热裂纹，严重影响机械密封的性能。本文基于ANSYS软件平台，综合国内外在机械密封性能理论研究的新成果，从热—结构耦合稳态和流动场二个角度建立了计算机械密封性能的有限元模型，并对温度场，热应力，速度场做了分析研究。 首先本文基于有限元模型，将机械密封静环简化为轴对称模型，用有限单元法求解其稳态温度场及热应力场的数值结果。在建立了计算机械密封环的物理模型之后，介绍了用轴对称问题的有限单元法求解温度场及应力场的具体过程，并指出了在计算中需要注意的问题。应用热—结构耦合法给出了密封静环的温度场分布和热应力分布规律。 防漏问题是机械密封的根本，泄漏量的计算显得尤为重要，所以对密封间隙的流动场的研究具有现实意义。在流动场分析中，利用ANSYS软件的前处理程序PREP7，本文采用2D．fluid141的单元类型，自底向上的建模方法建立有限元模型。经过单元类型选择，流体参数的确定，几何建模，单元生成等步骤，建立流动场的有限元分析模型，并对有限元的模型进行网格划分，给出了密封间隙的速度场分布和压力的分布规律。对于机械密封的设计和制造具有理论指导和现实意义。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH136;TK123
【图文】：

1.2.1机械端面密封的组成机械密封〔6，是一种依靠弹性元件对动、静环端面密封副的预紧，介质压力和弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置(图1.1)。构成机械密封的基本元件有:端面密封(静环1和动环2)、弹性元件(如弹簧4)、辅助密封(如0形圈8和9)、传动件(如传动销3和传动螺钉7)、防转件(如防转销10)和紧固件(如弹簧座5、推环12、压盖n、紧定螺钉6与轴套13)。冲洗液旧旧旧 旧 rrr弓弓弓故故鳞鳞阳阳阳味味一一 .........图1.1机械端面密封结构示意图机械密封基本元件的作用和要求如下:端面密封副(动、静环)端面密封副的作用是使密封面紧密贴合，防止介质泄漏。它要求动、静环具有良好的耐磨性，动环可以轴向灵活地移动，自动补偿密封面磨损，使之与静环良好地贴合;静环具有浮动性，起缓冲作用。为此密封面要求有良好的加工质量，保证密封副有良好的贴合性能。弹性元件(弹簧、波纹管、隔膜)它主要起预紧、补偿和缓冲的作用。要求始终保持足够的弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦，保证端面密封副良好的贴

3951.50264，604，，.咯 0790· 209103.0几工115·813工 25.616141·‘ 1515‘.左a七U上 eCOntOUr，图3.5密封环温度场云图从图中可知:不同的颜色代表不同的等值温度区;最高温度在端面内径处，外端面温度最低且变化不明显。由于内半径处散热不好，所以内径处的温度高于外径处的温度，最高温度点在内半径处，在密封环内端面处温度变化较大。(2)热应力分析本文用热一结构祸合法，采用plane42轴对称单元进行热应力计算，后处理采用一般后处理器postl。分析结果包括环的径向应力，轴向应力，周向应力，等效应力。应力场云图如下:

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本文编号：2719064