本文關(guān)鍵詞：螺旋槽干氣密封環(huán)強(qiáng)度問(wèn)題研究

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【摘要】：螺旋槽干氣密封越來(lái)越多地應(yīng)用在高壓、高速、大尺寸的場(chǎng)合,目前的干氣密封動(dòng)環(huán)材料多采用碳化硅、碳化鎢、硬質(zhì)材料等,這些材料雖然硬度高,但是屬于脆性材料,在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)裂紋甚至破裂,導(dǎo)致密封失效,甚至危害到主機(jī)安全。本文對(duì)密封動(dòng)環(huán)強(qiáng)度及振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了研究。對(duì)于外高壓(泵入型)的螺旋槽干氣密封,在對(duì)其動(dòng)環(huán)進(jìn)行受力分析后得到在離心力單獨(dú)作用時(shí),密封動(dòng)環(huán)所受應(yīng)力最大,應(yīng)用彈性力學(xué)理論和數(shù)值模擬方法,考察了動(dòng)環(huán)在離心力作用下的應(yīng)力與應(yīng)變分布,并給出具體的案例。結(jié)果表明：數(shù)值法與解析法得到的結(jié)果接近,動(dòng)環(huán)徑向應(yīng)力隨著半徑的增大,呈先增大后減小的趨勢(shì),而切向應(yīng)力在內(nèi)徑處最大,隨半徑增加而減小；兩種應(yīng)力均隨著角速度的增加而增大；隨著密封動(dòng)環(huán)尺寸的增大,應(yīng)力增加。強(qiáng)度校核時(shí)主要針對(duì)切向應(yīng)力,當(dāng)切向最大應(yīng)力超過(guò)其強(qiáng)度極限時(shí),認(rèn)為密封旋轉(zhuǎn)環(huán)將產(chǎn)生裂紋或斷裂,從而失效�；谡劾碚�,采用近似解析法對(duì)外高壓(泵入型)與內(nèi)高壓(泵出型)兩種結(jié)構(gòu)下的螺旋槽干氣密封氣膜端面壓力控制方程進(jìn)行求解,得到端面氣膜壓力分布與開(kāi)啟力。之后將壓力分布導(dǎo)入ANSYS-Mechanical中,求解兩種模型下氣膜力、離心力及介質(zhì)壓力共同作用時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變,對(duì)密封動(dòng)環(huán)的安全性進(jìn)行校核分析,并給出影響密封環(huán)強(qiáng)度的因素。結(jié)果表明：泵入型結(jié)構(gòu)中同時(shí)考慮介質(zhì)壓力,氣膜力,離心力作用時(shí)得到的應(yīng)力與應(yīng)變最小,強(qiáng)度滿足要求。泵出型結(jié)構(gòu)中,只考慮離心力作用時(shí)的密封環(huán)應(yīng)力應(yīng)變最小,考慮離心力與介質(zhì)壓力作用時(shí)得到的應(yīng)力與應(yīng)變最大。對(duì)考慮介質(zhì)壓力,氣膜力,離心力作用時(shí)的密封環(huán)進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí),其最大應(yīng)力大于許用應(yīng)力,密封環(huán)可能出現(xiàn)破裂。因此需要優(yōu)化結(jié)構(gòu)及操作參數(shù),轉(zhuǎn)速,介質(zhì)壓力,膜厚及動(dòng)環(huán)尺寸都對(duì)強(qiáng)度有影響。采用有限元法,對(duì)密封動(dòng)環(huán)進(jìn)行了模態(tài)分析,得到自由模態(tài)下和約束模態(tài)下的密封動(dòng)環(huán)固有頻率及振型；計(jì)算比較了離心力,介質(zhì)壓力和氣膜力對(duì)密封動(dòng)環(huán)固有頻率的影響；并與文獻(xiàn)試驗(yàn)值進(jìn)行比對(duì)。結(jié)果表明：自由模態(tài)下,密封動(dòng)環(huán)不受約束,振動(dòng)變形較小。在約束狀態(tài)下,低階時(shí),主要是軸向發(fā)生振動(dòng)變形。高階時(shí),會(huì)出現(xiàn)徑向變形。約束模態(tài)分析得到各階固有頻率較高。密封動(dòng)環(huán)發(fā)生共振振的可能性較小。
【關(guān)鍵詞】：螺旋槽干氣密封 強(qiáng)度 振動(dòng) 近似解析 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH136
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題的來(lái)源與意義11
• 1.2 干氣密封的概況11-12
• 1.3 螺旋槽干氣密封國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)12-17
• 1.3.1 端面間流場(chǎng)的研究進(jìn)展12-13
• 1.3.2 密封環(huán)變形的研究進(jìn)展13-16
• 1.3.3 其他回轉(zhuǎn)機(jī)械的強(qiáng)度分析研究進(jìn)展16-17
• 1.4 研究意義、內(nèi)容及方法17-18
• 1.4.1 研究意義17
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容17
• 1.4.3 研究方法17-18
• 第二章 離心力作用下的螺旋槽干氣密封動(dòng)環(huán)強(qiáng)度分析18-36
• 2.1 螺旋槽干氣密封的結(jié)構(gòu)和基本工作原理18-20
• 2.2 密封動(dòng)環(huán)力學(xué)性能及受力分析20-21
• 2.3 螺旋槽干氣密封動(dòng)環(huán)的材料21-22
• 2.4 干氣密封的主要性能參數(shù)22-23
• 2.5 影響螺旋槽干氣密封性能的主要因素23
• 2.6 離心力作用下密封動(dòng)環(huán)強(qiáng)度解析計(jì)算23-28
• 2.6.1 模型簡(jiǎn)化24-25
• 2.6.2 解析法應(yīng)力計(jì)算25-27
• 2.6.3 強(qiáng)度條件及允許的最大旋轉(zhuǎn)角速度27-28
• 2.7 數(shù)值模擬方法28-30
• 2.7.1 建立分析模型29
• 2.7.2 網(wǎng)格劃分與獨(dú)立性檢驗(yàn)29
• 2.7.3 載荷及邊界條件29-30
• 2.8 計(jì)算結(jié)果比較與分析30-35
• 2.8.1 解析法結(jié)果30-31
• 2.8.2 有限元分析結(jié)果31-32
• 2.8.3 解析法結(jié)果與數(shù)值法結(jié)果的對(duì)比分析32-33
• 2.8.4 參數(shù)的影響33-35
• 2.9 本章小結(jié)35-36
• 第三章 泵入型與泵出型螺旋槽干氣密封動(dòng)環(huán)強(qiáng)度分析36-57
• 3.1 泵入型與泵出型結(jié)構(gòu)氣膜壓力計(jì)算36-39
• 3.1.1 螺旋槽端面氣膜壓力控制方程36-37
• 3.1.2 端面間隙氣膜壓力控制方程的求解37-39
• 3.1.3 開(kāi)啟力計(jì)算39
• 3.2 氣膜壓力分布計(jì)算案例39-42
• 3.2.1 泵入型干氣密封端面氣膜壓力分布39-40
• 3.2.2 泵出型干氣密封端面氣膜壓力分布40-41
• 3.2.3 泵入型與泵出型計(jì)算結(jié)果對(duì)比41-42
• 3.3 泵入型結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析42-48
• 3.3.1 密封動(dòng)環(huán)建模及網(wǎng)格劃分42
• 3.3.2 密封動(dòng)環(huán)受力分析及邊界條件設(shè)置42-44
• 3.3.3 泵入型結(jié)構(gòu)結(jié)果分析44-48
• 3.3.4 泵入型結(jié)構(gòu)密封動(dòng)環(huán)強(qiáng)度校核48
• 3.4 泵出型結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析48-54
• 3.4.1 密封動(dòng)環(huán)建模及網(wǎng)格劃分48-49
• 3.4.2 密封動(dòng)環(huán)受力分析及邊界條件設(shè)置49-50
• 3.4.3 泵出型結(jié)構(gòu)結(jié)果分析50-54
• 3.4.4 泵出型結(jié)構(gòu)密封動(dòng)環(huán)強(qiáng)度校核54
• 3.5 參數(shù)的影響54-56
• 3.5.1 轉(zhuǎn)速的影響54
• 3.5.2 介質(zhì)外壓的影響54-56
• 3.5.3 氣膜厚度的影響56
• 3.5.4 密封動(dòng)環(huán)尺寸的影響56
• 3.6 本章小結(jié)56-57
• 第四章 螺旋槽干氣密封動(dòng)環(huán)模態(tài)有限元分析57-70
• 4.1 試驗(yàn)法與ANSYS模擬對(duì)比57-58
• 4.1.1 密封動(dòng)環(huán)模型57
• 4.1.2 結(jié)果對(duì)比分析57-58
• 4.2 螺旋槽密封動(dòng)環(huán)的限元模型58-59
• 4.2.1 密封動(dòng)環(huán)三維建模58-59
• 4.2.2 密封動(dòng)環(huán)的材料屬性59
• 4.3 網(wǎng)格劃分及獨(dú)立性檢測(cè)59-60
• 4.4 邊界條件及求解方法60
• 4.5 模態(tài)分析結(jié)果60-67
• 4.5.1 自由模態(tài)分析結(jié)果61-64
• 4.5.2 動(dòng)環(huán)約束模態(tài)分析結(jié)果64-66
• 4.5.3 各種載荷條件下模態(tài)對(duì)比66-67
• 4.6 轉(zhuǎn)速對(duì)動(dòng)環(huán)模態(tài)的影響67-68
• 4.7 密封環(huán)尺寸對(duì)模態(tài)的影響68-69
• 4.8 本章小結(jié)69-70
• 第五章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 結(jié)論70
• 5.2 展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 附錄：攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果78

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄧威,崔岢,張君;干氣密封在工業(yè)泵上的應(yīng)用[J];化學(xué)工程師;2004年03期

2 張劍慈;干氣密封的特性及其應(yīng)用[J];浙江化工;2004年11期

3 丁立強(qiáng);淺析干氣密封及其在離心泵上的應(yīng)用[J];乙烯工業(yè);2005年01期

4 楊惠霞,王玉明;泵用干氣密封技術(shù)及應(yīng)用研究[J];流體機(jī)械;2005年02期

5 侯立山;孫鐵;;干氣密封的故障分析及對(duì)策[J];壓縮機(jī)技術(shù);2006年02期

6 邢屹;;干氣密封在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用分析[J];上�；�;2006年06期

7 吳金龍;張車(chē)寧;;干氣密封的污染及其預(yù)防[J];化工設(shè)備與管道;2007年04期

8 金興乾;宋鵬云;;泵用干氣密封技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)展[J];機(jī)械;2007年07期

9 王和順;陳次昌;黃澤沛;張車(chē)寧;;干氣密封的污染[J];液壓與氣動(dòng);2008年11期

10 陳先銀;;干氣密封在甲醇泵上的應(yīng)用[J];流體機(jī)械;2009年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 喻勝利;;干氣密封技術(shù)在氣分裝置原料泵上的開(kāi)發(fā)應(yīng)用[A];山東石油學(xué)會(huì)煉制委員會(huì)2009年技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

2 孫立德;;雙端面干氣密封工作原理及其應(yīng)用[A];山東石油學(xué)會(huì)煉制委員會(huì)2009年技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

3 陳志;;干氣密封的工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算[A];加入WTO和中國(guó)科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對(duì)策（下冊(cè)）[C];2002年

4 王和順;陳次昌;黃澤沛;王新霖四川日機(jī)密封件有限公司;;干氣密封啟停端面脫開(kāi)概念的提出及理論研究[A];液壓與氣動(dòng)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

5 王和順;陳次昌;黃澤沛;王新霖;;干氣密封啟停端面脫開(kāi)方案的理論研究[A];機(jī)床與液壓學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

6 王和順;陳次昌;黃澤沛;王新霖;;干氣密封啟停端面脫開(kāi)方案的理論研究[A];第三屆全國(guó)流體傳動(dòng)及控制工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第二卷）[C];2004年

7 王和順;陳次昌;黃澤沛;王新霖;;干氣密封啟停端面脫開(kāi)概念的提出及理論研究[A];第三屆全國(guó)流體傳動(dòng)及控制工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第三卷）[C];2004年

8 張?jiān)懒?彭旭東;白少先;孟祥鎧;李紀(jì)云;;直線變深T型槽干氣密封性能研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

9 辛順;孫旭;;壓縮機(jī)干氣密封基本原理及系統(tǒng)配置分析[A];2008年度海洋工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

10 姜世慶;;蒸汽阻塞密封改為組合干氣密封在催化氣壓機(jī)上的應(yīng)用[A];山東石油學(xué)會(huì)煉制委員會(huì)2009年技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 魏靜;國(guó)產(chǎn)干氣密封技術(shù)打破進(jìn)口依賴[N];中國(guó)企業(yè)報(bào);2008年

2 記者 謝文艷;大慶石化加氫裂化裝置高壓干氣密封實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化[N];中國(guó)石油報(bào);2008年

3 穆鈺;天津石化干氣密封確保裝置穩(wěn)定運(yùn)行[N];中國(guó)化工報(bào);2003年

4 通訊員 常勇;遼化機(jī)械廠亮出精品[N];中國(guó)石油報(bào);2003年

5 記者 姜斯雄邋楚海虹 通訊員 周毅;福氣平安進(jìn)萬(wàn)家[N];中國(guó)石油報(bào);2008年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 王和順;干氣密封運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定性的研究[D];西南交通大學(xué);2006年

2 王衍;雙向旋轉(zhuǎn)式T型槽干氣密封穩(wěn)定性研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2014年

3 韓明君;熱流固耦合下的螺旋槽干氣密封特性及失穩(wěn)分析[D];蘭州理工大學(xué);2012年

4 丁雪興;干氣密封螺旋槽潤(rùn)滑氣膜的穩(wěn)、動(dòng)態(tài)特性研究[D];蘭州理工大學(xué);2008年

5 許靜;螺旋槽干氣密封高壓端面變形機(jī)理的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2014年

6 張偉政;干氣密封非線性動(dòng)力穩(wěn)定性分析及其響應(yīng)優(yōu)化[D];蘭州理工大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張帥;考慮實(shí)際氣體效應(yīng)低速運(yùn)轉(zhuǎn)螺旋槽干氣密封性能研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 馬愛(ài)琳;螺旋槽干氣密封環(huán)強(qiáng)度問(wèn)題研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

3 鄧成香;螺旋槽干氣密封流固耦合分析[D];昆明理工大學(xué);2016年

4 焦慶雨;加氫裝置干氣密封改造技術(shù)[D];東北石油大學(xué);2016年

5 湯臣杭;釜用干氣密封的研究[D];天津大學(xué);2007年

6 劉飛;靜壓干氣密封研究[D];西華大學(xué);2010年

7 朱麗;螺旋槽干氣密封系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)行為研究[D];蘭州理工大學(xué);2011年

8 巨軍;干氣密封技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];蘭州理工大學(xué);2006年

9 王鵬;高壓離心機(jī)干氣密封設(shè)計(jì)[D];哈爾濱理工大學(xué);2007年

10 陳秀琴;T型槽干氣密封性能研究[D];西華大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：1120425