深海活塞式压力平衡装置密封结构的研究

发布时间：2017-05-21 10:05

  本文关键词：深海活塞式压力平衡装置密封结构的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：活塞式压力平衡装置是深海探测设备中平衡深海大压力的重要装置。活塞在深海下既要灵活移动，又要密封可靠；这是现有活塞密封技术遇到的新问题和挑战。本文针对深海下活塞密封问题，做了以下研究。 首先，本文介绍了研究深海活塞式压力平衡装置密封结构的背景和意义，以及深海下活塞密封所遇到的难题。阐述了活塞式压力平衡的机理及研究的现状。分析了活塞平衡压力时往复运动密封的结构。总结了目前往复密封研究现状。 其次，本文将有限单元法应用到活塞、O型密封圈及缸体的接触力学分析中。通过仿真分析获得了工作压差、密封间隙、压缩率、O型圈截面直径、以及O型圈材料等参数对密封性能和寿命的影响。总结了O型圈作为深海活塞压力平衡装置密封结构设计方法。分析比较了X形圈和O型圈，结果表明X型圈比O型圈更加适用于深海压力平衡。 再次，本文提出了一种应用活塞式压力平衡的深海压力传感器结构，分析了密封结构对传感器的影响，结果表明：改进的X形圈密封结构不仅密封更加可靠，而且能够降低启动压差，提高深海传感器性能。针对该结构提出了活塞密封结构设计原则。 最后，，本文对所做的工作进行了总结，并对未来的研究做了展望。
【关键词】：活塞压力平衡 O型圈 X形圈 密封 接触压力 有限元分析
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH136
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 插图清单12-14
• 表格清单14-15
• 第一章 绪论15-26
• 1.1 研究背景和意义15-16
• 1.2 弹性元件压力平衡16-22
• 1.2.1 软囊式压力平衡16-18
• 1.2.2 膜片式压力平衡18-20
• 1.2.3 波纹管式压力平衡20-22
• 1.3 活塞式压力平衡22-24
• 1.3.1 活塞式压力平衡的原理22-23
• 1.3.2 活塞式压力平衡研究中的密封问题23-24
• 1.4 本文课题来源以及研究的主要内容24-25
• 本章小结25-26
• 第二章 活塞往复密封26-33
• 引言26
• 2.1 活塞往复运动密封的研究现状26-27
• 2.2 O 型密封圈27
• 2.3 O 型密封圈密封原理27-28
• 2.4 O 型密封圈的设计参数28-32
• 本章小结32-33
• 第三章 橡胶密封圈有限元分析理论33-44
• 引言33
• 3.1 有限单元法概述33
• 3.2 结构非线性理论33-35
• 3.2.1 橡胶材料的几何非线性33-34
• 3.2.2 不可压缩性34
• 3.2.3 超弹性分析34-35
• 3.3 接触问题分析35-38
• 3.3.1 接触界面力学分析35-37
• 3.3.2 法向接触条件37
• 3.3.3 切向接触条件——摩擦力条件37-38
• 3.4 ANSYS 非线性分析38-41
• 3.4.1 ANSYS 非线性分析类型38-40
• 3.4.2 非线性求解40-41
• 3.5 ANSYS 软件接触问题分析41-43
• 3.5.1 ANSYS 接触方式41-42
• 3.5.2 ANSYS 软件有限元分析流程42-43
• 本章小结43-44
• 第四章 橡胶圈密封结构设计分析44-69
• 引言44
• 4.1 O 型圈有限元模型44-46
• 4.2 O 型圈密封各参数影响分析46-62
• 4.2.1 内外压差对 O 型密封圈密封的影响46-50
• 4.2.2 密封间隙对 O 型密封圈的影响50-53
• 4.2.3 压缩率对 O 型密封圈的影响53-55
• 4.2.4 O 型圈截面直径对密封的影响55-58
• 4.2.5 橡胶材料硬度对密封的影响58-62
• 4.3 O 型圈参数对密封性能影响大小分析62-66
• 4.3.1 正交试验设计62-63
• 4.3.2 试验结果分析63-66
• 4.4 X 形圈的有限元分析66-68
• 本章小结68-69
• 第五章 一种深海压力传感器活塞密封结构设计69-79
• 引言69
• 5.1 一种深海压力传感器结构设计69-72
• 5.2 活塞密封结构设计要求72-73
• 5.3 活塞启动压差分析73-77
• 5.4 不同密封结构泄漏量分析77-78
• 5.5 深海传感器密封结构设计原则78
• 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况85-86

【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

2 石勇;;往复式机械密封泄漏量的计算与分析[J];电力学报;2006年04期

3 莫杰;肖菲;;世界深海技术的发展[J];海洋地质前沿;2012年06期

4 曹学鹏;张翠红;邓斌;谢强;荣一辚;;深海下储油器系统的压力补偿动态特性研究[J];海洋技术;2011年01期

5 章艳;罗高生;王峰;顾临怡;;深海压力适应型水下机器人压力补偿技术[J];机电工程;2007年04期

6 王勇;刘正士;陈恩伟;陆益民;葛运建;;软囊式水下力传感器的力学特性与设计原则[J];机械工程学报;2009年10期

7 王伟,赵树高;橡胶O形密封圈的非线性有限元分析[J];润滑与密封;2005年04期

8 周志鸿;张康雷;李静;许同乐;;O形橡胶密封圈应力与接触压力的有限元分析[J];润滑与密封;2006年04期

9 谭晶;杨卫民;丁玉梅;杨维章;鲁选才;唐斌;;O形橡胶密封圈密封性能的有限元分析[J];润滑与密封;2006年09期

10 刘健;仇性启;薄万顺;许俊良;;橡胶O形密封圈最大接触压力数值分析[J];润滑与密封;2010年01期

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本文编号：383306