金属橡胶密封件泄漏率分析及试验研究

发布时间：2017-08-24 04:46

  本文关键词：金属橡胶密封件泄漏率分析及试验研究

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【摘要】：金属橡胶是一种由金属丝经编织、冷压等特殊工艺制备的均质的弹性多孔材料，由其制备的密封件具有承载能力强、工作温度范围大、耐腐蚀、耐辐射及不易老化等特性，可以应用在航空航天中苛刻的温度、压力环境中。由于金属橡胶需与其它材料组合才能起到密封作用，许多关键技术亟待解决，所以金属橡胶密封的研究成为目前金属橡胶领域的研究难题之一。 本文分析了课题研究背景和国内外研究现状，研究了金属橡胶在密封领域应用的可行性及突出特点。根据项目要求研制了金属包覆型及丁腈橡胶包覆型金属橡胶密封件。针对本课题组研制的金属橡胶专用密封试验台，深入探讨了Siemens S7-200PLC控制算法，从控制系统、加压系统、加热系统、流量检测系统四个方面进行了调试及改进。针对流量检测系统，设计加工了电子流量检测系统，该系统能够实现实时监测流量变化、高压工况下微流量检测，提高了该试验台的测量精度，为进一步的试验研究奠定基础。 通过热膨胀试验，研究了金属橡胶的温度特性；通过力学特性试验，研究了金属橡胶的力学参数。基于平行圆盘间隙内的压差流动模型及Navier-Stokes方程，，分析了密封间隙内流体的流动问题，研究了温度、压力、热膨胀系数及相对密度等参数对金属橡胶密封件泄漏率的影响，推导了其泄漏率公式，为金属橡胶密封件密封性能的研究提供了理论依据。 开展了金属橡胶密封件的密封性能试验，研究了相对密度、预紧力、压缩率、温度各因素对金属橡胶密封件密封性能的影响——增大压缩率、扭矩、相对密度，可以增强其密封性能，当压力工况较小时，各参数对泄漏率值影响差别不大，选用较小值即能实现预设密封性能，压力工况较大时，各参数对泄漏率影响差别较大，需合理分配各参数值；在试验温度范围内，泄漏率随温度的升高而增大。以一种结构参数的金属橡胶密封件为例，将试验结果与利用推导的泄漏率公式计算的结果进行了对比分析，结果表明，在一定温度、压力范围内，泄漏率公式能够为金属橡胶密封件密封性能的研究提供指导。
【关键词】：金属橡胶密封件 电子流量检测系统 泄漏率 试验研究
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 密封技术概况10-12
• 1.2.1 密封技术的发展10-12
• 1.2.2 端面静密封理论的研究12
• 1.3 金属橡胶技术12-16
• 1.3.1 概述12-14
• 1.3.2 金属橡胶密封技术14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 第2章 金属橡胶密封件制备及专用试验台改进17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 金属橡胶密封件制备17-21
• 2.2.1 不锈钢包覆型金属橡胶密封件18-20
• 2.2.2 丁腈橡胶全包覆型金属橡胶密封件20-21
• 2.3 试验台的工作原理21
• 2.4 试验台调试过程21-27
• 2.4.1 试验台软件调试22-24
• 2.4.2 试验台硬件调试24-27
• 2.5 流量检测系统改进27-31
• 2.5.1 流量检测系统概述28
• 2.5.2 电子流量检测系统28-30
• 2.5.3 流量检测系统试验结果及分析30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 金属橡胶密封件泄漏率分析32-49
• 3.1 引言32
• 3.2 金属橡胶热膨胀特性研究32-34
• 3.3 泄漏率的影响因素分析34-38
• 3.3.1 密封原理分析34-36
• 3.3.2 温度对泄漏率的影响36-37
• 3.3.3 金属橡胶弹性模量对泄漏率的影响37-38
• 3.4 金属橡胶密封件泄漏率分析38-43
• 3.4.1 泄漏模型分析38-39
• 3.4.2 泄漏率公式推导39-43
• 3.5 泄漏率实例计算43-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 金属橡胶密封件密封性能试验研究49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 常温工况下密封性能试验49-63
• 4.2.1 螺栓预紧方式分析50-51
• 4.2.2 试验方案51-53
• 4.2.3 压缩率对泄漏率的影响试验53-57
• 4.2.4 预紧力对泄漏率的影响试验57-59
• 4.2.5 相对密度对泄漏率的影响59-62
• 4.2.6 密封性能分析62-63
• 4.3 温度工况下密封性能试验63-66
• 4.3.1 试验方案63-64
• 4.3.2 试验结果及分析64-66
• 4.4 试验与理论结果对比分析66-68
• 4.5 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文75-77
• 致谢77

【参考文献】

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本文编号：729283