V型填料密封的力学分析及润滑性能研究

发布时间：2017-07-14 11:15

  本文关键词：V型填料密封的力学分析及润滑性能研究

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【摘要】：V型填料密封广泛应用于化工、制药、食品、冶金等很多行业的机械设备中,是一种常见的密封形式。V型填料密封的性能很大程度上与密封系统的受力和滑动面的润滑性能有关。本文以V型密封圈为研究对象,从理论力学模型构建、有限元仿真、润滑数值模拟、试验研究等几个方面开展了系统研究。 本文的研究内容和成果包括：运用弹性力学的有关理论,建立填料在受压安装过程中的受力分布和变形分布的计算模型；针对一个具体的V型填料密封,针对无过盈量、仅内接触面过盈、仅外接触面过盈、内外接触面均过盈四种情况进行了分析；利用ANSYS软件对填料密封轴向向受压过程进行有限元分析,并与理论力学模型得到轴向位移分布曲线和径向接触应力分布进行了对比,证明了理论计算和有限元分析的正确性；模拟得到不同过盈量下密封圈Von Mises应力、轴向位移,接触压力的分布图,分析了过盈量对密封圈应力应变的影响；模拟了轴和密封圈工作表面的三维粗糙表面,利用MATLAB进行编程,计算出V型密封面在工作过程形成的流体动压油膜压力分布、油膜厚度分布、承载力、摩擦力、摩擦发热量以及泄漏量；详细研究了外载荷和轴转速填料密封流体油膜承载力、摩擦力、发热量和泄漏量的影响规律,并进行了分析：设计了一个具体的填料密封试验装置,试验研究了轴向压缩量、转速、介质压力对填料密封摩擦力、温度和泄漏量的影响,在一定程度上证明了理论研究的正确性。 本文的研究成果,可为V型密封圈的应用和进一步研究提供理论借鉴。
【关键词】：填料密封 力学性能 有限元分析 数值模拟 润滑性能
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景10
• 1.2 填料密封国内外研究概况10-17
• 1.2.1 填料密封发展进程10-11
• 1.2.2 填料密封的基本原理11-12
• 1.2.3 密封机理研究12
• 1.2.4 填料密封的力学研究12-14
• 1.2.5 填料几何结构的研究14
• 1.2.6 填料密封材料研究14-15
• 1.2.7 填料密封数值模拟研究15-16
• 1.2.8 填料密封性能试验研究16-17
• 1.3 文献综述小结17
• 1.4 研究内容17-18
• 1.5 技术路线18-19
• 第2章 V型填料密封力学分析19-39
• 2.1 V型填料密封的结构及密封机理19
• 2.2 V型填料密封的力学分析基础19-21
• 2.2.1 轴对称问题基本方程19-21
• 2.2.2 圆筒受均布压力21
• 2.3 不考虑摩擦力时密封圈压紧过程受力分析21-27
• 2.3.1 力学模型构建21-24
• 2.3.2 算例分析24-27
• 2.4 考虑摩擦力时密封圈压紧过程受力分析27-38
• 2.4.1 力学模型的构建27-33
• 2.4.2 算例分析33-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第3章 V型填料密封圈有限元分析39-46
• 3.1 建立有限元模型39
• 3.2 计算结果与分析39-45
• 3.2.1 内外接触面均无过盈39-41
• 3.2.2 内接触面过盈,外接触面无过盈41-42
• 3.2.3 内接触面无过盈,外接触面过盈42-44
• 3.2.4 内外接触面均过盈44-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第4章 V型填料密封圈表面构造及润滑理论46-52
• 4.1 密封圈表面的三维模拟46-49
• 4.1.1 基本理论46-47
• 4.1.2 模拟过程47
• 4.1.3 模拟结果47-49
• 4.2 流体动压润滑理论基础49-50
• 4.2.1 润滑油膜的形成原理49-50
• 4.2.2 密封圈流体润滑形成原理50
• 4.3 流体动压润滑的雷诺方程50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 V型密封圈流体动压润滑数值模拟52-65
• 5.1 二维雷诺方程无量纲化52
• 5.2 差分法求解二维雷诺方程52-55
• 5.2.1 求解区域离散化52-53
• 5.2.2 偏微分方程的离散化53-54
• 5.2.3 逐点松弛迭代54-55
• 5.2.4 Reynolds边界条件的引入55
• 5.3 数值求解流程55-56
• 5.4 密封圈工作面流体动压润滑性能计算56-59
• 5.4.1 密封圈工作表面流体膜承载能力的计算56-57
• 5.4.2 密封圈工作表面流体摩擦力的计算57
• 5.4.3 密封圈工作表面流体摩擦发热量的计算57
• 5.4.4 密封圈工作表面泄漏量的计算57-59
• 5.5 实例计算59-60
• 5.6 外载荷对润滑性能的影响60-62
• 5.7 转速对润滑性能的影响62-64
• 5.8 本章小结64-65
• 第6章 V型填料密封性能试验研究65-72
• 6.1 试验装置65-67
• 6.2 试验条件67
• 6.3 试验步骤67
• 6.4 试验结果与分析67-71
• 6.4.1 转速、轴向压缩量对密封系统摩擦力的影响67-69
• 6.4.2 转速、轴向压缩量对密封系统温升的影响69-70
• 6.4.3 介质压力对密封系统泄漏量的影响70-71
• 6.5 本章小结71-72
• 第7章 研究总结与展望72-74
• 7.1 研究总结72-73
• 7.2 研究展望73-74
• 参考文献74-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：540860