由于其結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便和密封可靠等優(yōu)勢,旋轉(zhuǎn)油封被廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械中,起到防止密封介質(zhì)泄漏,并隔絕外界雜質(zhì)進入的作用。隨著油封應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬,對其密封性能、摩擦學(xué)特性和使用壽命提出了更加苛刻的要求。為滿足上述要求,本文針對旋轉(zhuǎn)油封表界面的織構(gòu)化開展理論模擬和試驗研究,對比分析了不同粗糙表面形貌和橢圓形微織構(gòu)對油封的潤滑特性和密封性能的影響規(guī)律。首先,基于旋轉(zhuǎn)油封的二維軸對稱有限元模型,考慮唇口過盈量、彈簧抱緊力和介質(zhì)壓力等邊界條件,獲得了唇口接觸區(qū)寬度和接觸壓力分布;采用油封三維有限元模型,計算了唇口徑向變形和切向變形系數(shù)矩陣,通過矩陣描述了唇口的變形特性。綜合考慮唇口的徑向變形、粗糙峰的剪切變形和油膜厚度等之間的耦合關(guān)系,建立旋轉(zhuǎn)油封的軟彈流潤滑模型,實現(xiàn)了潤滑方程和變形方程的數(shù)值求解。其次,在上述軟彈流潤滑模型基礎(chǔ)上,對比研究了不同粗糙度模型和不同幾何參數(shù)下的橢圓形微織構(gòu)對油封潤滑特性和密封性能的影響規(guī)律,仿真結(jié)果表明:對織構(gòu)化軸表面和未織構(gòu)化軸表面,唇口的粗糙峰分布對油封性能都具有不可忽略的作用;軸表面傾斜橢圓織構(gòu)的引入明顯改善了油封的潤滑和密封特性,且在帶壓和高速工況下,性... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

唇形密封系統(tǒng)

y，并在接觸區(qū)產(chǎn)生接觸壓力。根據(jù)其密封機理，該靜態(tài)下的接觸壓力也為液膜閉合力。如圖2-2所示為唇形密封有限元模型和邊界條件，圖 2-2 唇形密封有限元模型和邊界條件其中唇口與軸之間的過盈量為1=0.8mm，由于金屬骨架的存在并忽略其變形故在油封的上邊界和左邊界施加全約束條件。通過商用有限元軟件 ANSYS 建立其二維軸對稱模型，其中軸設(shè)為絕對剛性體，旋轉(zhuǎn)油封密封采用“plane183”單元，表 2-1 油封有限元計算參數(shù)參數(shù) 數(shù)值油腔壓力 pi，MPa 0.1環(huán)境壓力 po，MPa 0.1軸徑 D，mm 60彈簧力 Fsp

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)型）接觸單元采用“targe169”單元和“conta172”單元。唇封材料為丁腈橡膠，由于橡膠材料屬于超彈性材料，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系較為復(fù)雜，根據(jù)其不可壓縮特性，本文的本構(gòu)模型采用三參數(shù)的“Mooney-Rivlin”模型，取 C01=0.887MPa，C10=-0.4173 MPa，C11=0.0073 MPa，其余計算參數(shù)如表 2-1 所示。圖 2-3 所示為旋轉(zhuǎn)油封在 ANSYS 中獲得的徑向應(yīng)力分布云圖，由計算結(jié)果可知徑向應(yīng)力最大值出現(xiàn)在接觸區(qū)域，且隨著遠離接觸區(qū)，接觸應(yīng)力迅速減小故具有局部性，這是由于旋轉(zhuǎn)油封在安裝及工作過程中，唇口處發(fā)生的變形量最大，且隨著遠離接觸區(qū)，其變形量也迅速減少。如圖 2-4 示出接觸區(qū)接觸壓力分布圖，其中接觸力則呈現(xiàn)非對稱分布，其峰值的軸向位置出現(xiàn)在靠近介質(zhì)側(cè)，根據(jù)Kammüller 和 Müller 提出反向泵送理論，其能產(chǎn)生積極的反向泵送效應(yīng)。且根據(jù)靜態(tài)接觸力曲線圖易得，軸向接觸區(qū)寬 Ly=0.112mm，最大接觸壓力 1.09MPa。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于ANSYS的油封唇口接觸壓力的有限元分析[D]. 王保森.北京化工大學(xué) 2006



本文編號：3266882