本文關(guān)鍵詞：密封圈氣體密封性能研究

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【摘要】：密封裝置普遍存在于工業(yè)設(shè)備中。在石油、化工、航天航海等工業(yè)中,泄漏常常會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失、能源浪費(fèi)以及環(huán)境污染,當(dāng)密封介質(zhì)是有毒氣體或有腐蝕性時(shí),泄漏甚至?xí)苯右鹬卮蟀踩鹿?影響人們的人身安全。由于密封不好引起泄漏而導(dǎo)致的事故已經(jīng)越來(lái)越多,造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失或威脅人身安全。在航空航天結(jié)構(gòu)中,密封技術(shù)尤為重要。如何以最小的經(jīng)濟(jì)代價(jià),取得最好的密封性能是人們長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。本文以某工程應(yīng)用為研究背景,研究管路連接法蘭以及往復(fù)活塞運(yùn)動(dòng)小型O形圈的氣體密封問(wèn)題,期待為新型號(hào)設(shè)備中管路的關(guān)鍵密封部件的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。由于實(shí)際加工表面上粗糙度的存在,使得接觸表面間總是存在著一系列的間隙。本文首先從微觀入手,用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)際表面的形貌特征,生成具有高斯分布的粗糙表面。根據(jù)平均流動(dòng)模型基本理論,尋求泄漏率隨壓強(qiáng)、溫度、表面粗糙度紋理方向以及空氣粘度、密度的變化。本文用有限元軟件對(duì)管路連接法蘭結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,得出外界環(huán)境的變化對(duì)法蘭的溫度、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、密封面接觸應(yīng)力以及密封圈變形的影響規(guī)律,并進(jìn)一步計(jì)算出溫度、壓強(qiáng)、紋理方向以及螺栓預(yù)緊力對(duì)法蘭密封性能的影響。從而得到結(jié)論：(1)改善結(jié)構(gòu)的紋理方向,盡量使紋理的溝槽方向與泄漏率方向垂直,減少泄漏率；(2)合適的螺栓預(yù)緊力,在一定程度上可以減小泄漏率；(3)泄漏率隨溫度升高而減小,隨壓強(qiáng)增大而增大。為了進(jìn)一步研究管路的密封性能,我們對(duì)微小型O形圈做往復(fù)活塞運(yùn)動(dòng)的精密密封問(wèn)題進(jìn)行了高壓動(dòng)密封試驗(yàn),并進(jìn)行數(shù)值模擬。試驗(yàn)表明,該O形圈在20MPa壓力、0.05Hz頻率、1mm幅值的往復(fù)活塞運(yùn)動(dòng)下,前800次循環(huán)內(nèi),泄漏率與O形圈在20MPa壓力下的靜態(tài)泄漏率幾乎相等,均為2×10-4Pa·m3/s。同時(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該設(shè)計(jì)O形圈的往復(fù)運(yùn)動(dòng)安全使用壽命約為20小時(shí),之后由于發(fā)熱膨脹摩擦力不斷增加,波形變差,并伴隨著嚴(yán)重磨損和劃傷產(chǎn)生。
【關(guān)鍵詞】：密封 密封W 紋理方向 冊(cè)漏率
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB42
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 選題背景9-10
• 1.2 法蘭和O形圈密封研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容11-13
• 2 隨機(jī)粗糙表面及氣體流動(dòng)特性介紹13-24
• 2.1 粗糙表面介紹13-19
• 2.1.1 工程表面的基本特征13-14
• 2.1.2 粗糙表面形貌的測(cè)量及評(píng)價(jià)14-15
• 2.1.3 粗糙表面計(jì)算機(jī)模擬介紹15-19
• 2.2 氣體在密封間隙中的流動(dòng)特性19-23
• 2.2.1 可壓縮性氣體在密封間隙中的流動(dòng)特性19-22
• 2.2.2 氣體在兩平行粗糙表面間的流動(dòng)特性22
• 2.2.3 粗糙峰名義接觸應(yīng)力計(jì)算22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 3 法蘭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封性能研究24-48
• 3.1 有限元分析模型24-26
• 3.1.1 幾何模型24-25
• 3.1.2 材料參數(shù)25
• 3.1.3 網(wǎng)格劃分25
• 3.1.4 邊界條件25-26
• 3.1.5 計(jì)算工況26
• 3.2 法蘭有限元模擬26-37
• 3.2.1 溫度場(chǎng)分析26-28
• 3.2.2 密封圈位移場(chǎng)分析28-31
• 3.2.3 接觸應(yīng)力場(chǎng)分析31-35
• 3.2.4 Mises應(yīng)力場(chǎng)分析35-37
• 3.3 法蘭密封泄漏率計(jì)算37-46
• 3.3.1 紋理方向和溫度對(duì)泄漏率的影響41-43
• 3.3.2 內(nèi)部壓強(qiáng)對(duì)泄漏率的影響43-45
• 3.3.3 預(yù)緊力對(duì)泄漏率的影響45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 4 O形圈高壓動(dòng)密封試驗(yàn)及數(shù)值模擬48-63
• 4.1 O形橡膠圈密封機(jī)理48
• 4.2 O形橡膠圈動(dòng)密封試驗(yàn)48-54
• 4.2.1 試驗(yàn)原理48-50
• 4.2.2 試驗(yàn)條件及結(jié)果50-51
• 4.2.3 高壓動(dòng)態(tài)密封摩擦力變化51-54
• 4.2.4 試驗(yàn)結(jié)論54
• 4.3 數(shù)值模擬54-62
• 4.3.1 O形橡膠圈本構(gòu)模型54-55
• 4.3.2 O形圈動(dòng)密封數(shù)值模擬55-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 后期工作展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 顧伯勤;陳曄;;高溫螺栓法蘭連接的緊密性評(píng)價(jià)方法[J];潤(rùn)滑與密封;2006年06期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 朱學(xué)明;機(jī)械密封性能的數(shù)值分析及優(yōu)化研究[D];武漢理工大學(xué);2005年

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本文編號(hào)：726399