深海电机旋转轴密封性能研究

发布时间：2023-05-18 02:56

　　随着海洋开发活动的深入,深海电机作为水下设备的核心部件而得到广泛应用。深海电机的密封是普通电机用于深海需要解决的关键性问题,尤其是旋转轴的动密封,其性能的好坏直接影响到电机能否正常工作。根据电机工作水深范围的不同,本文将深海电机旋转动密封分为两类:承压型旋转动密封和压力补偿型旋转动密封。 本文首先对用于承压型旋转动密封的机械密封性能进行了分析。利用ANSYS对密封环进行建模,分析了在轴向力和径向力作用下端面接触压力与密封环参数的关系,得出了接触压力随载荷系数、弹簧压力及介质压力增大而增大,其中介质压力的影响最明显。但介质压力为外界因素,因此在满足密封性能的条件下,尽量选取较小的载荷系数和弹簧压力。端面宽度的增大引起接触压力的减小,因此可适当增加端面的宽度。 压力补偿型旋转动密封由于密封压力差小,可以利用O形密封圈及唇封等,关键的问题在于海水的巨大压力对它们的密封性能有什么具体影响。通过对O形密封圈的模拟计算,得出了海水压力对密封圈接触压力影响很小,其大小和分布与过盈量及密封介质压力差有关,并提出了在深海中使用时的设计要点。 对深海设备的模拟测试研究非常重要。本文设计了高压试验舱以及相应...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 深海电机发展概述
    1.2 水下环境压力对深海电机的影响
    1.3 深海电机密封的类型及研究现状
        1.3.1 承压型旋转动密封的研究现状
        1.3.2 压力补偿型旋转动密封的研究现状
    1.4 非线性问题的有限元方法及ANSYS介绍
    1.5 本论文的主要研究内容及意义
第2章 承压型机械密封性能分析
    2.1 理论基础
        2.1.1 深海环境下机械密封的工作原理
        2.1.2 机械密封端面主要参数
    2.2 机械密封端面密封环有限元模型的建立
        2.2.1 分析条件假设
        2.2.2 设置单元类型和实常数
        2.2.3 几何模型的建立和网格划分
        2.2.4 接触对的建立及约束和载荷的施加
    2.3 有限元模拟结果分析
        2.3.1 载荷系数对端面接触压力大小及分布的影响
        2.3.2 端面宽度对端面接触压力大小及分布的影响
        2.3.3 弹簧压力对端面接触压力大小及分布的影响
        2.3.4 介质压力对端面接触压力大小及分布的影响
    2.4 本章小结
第3章 压力补偿型密封性能分析
    3.1 O形密封圈的旋转动密封原理
    3.2 O形密封圈有限元分析理论基础
        3.2.1 橡胶材料的本构关系
        3.2.2 有限元模型的接触问题
    3.3 O形圈密封性能有限元分析
        3.3.1 O形密封圈的有限元模型
        3.3.2 接触对的建立以及约束和载荷的施加
        3.3.3 计算结果分析
    3.4 旋转密封准则
    3.5 深海电机的压力补偿方式及补偿体积的计算
        3.5.1 补偿方式对电机密封的影响
        3.5.2 补偿体积的计算
    3.6 本章小结
第4章 模拟深海环境耐压舱旋转密封性能分析
    4.1 概述
    4.2 旋转唇形密封初步设计
    4.3 旋转唇形密封有限元模型的建立
        4.3.1 基本假设
        4.3.2 材料模型
        4.3.3 单位网格划分及有限元模型
        4.3.4 边界条件及加载方法
    4.4 计算结果分析
    4.5 试验现象与结果分析
        4.5.1 试验条件及方法
        4.5.2 试验现象与结果分析
        4.5.3 对唇形密封的改进
    4.6 本章小结
结论及展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3818532