【摘要】：高服役性能海洋動(dòng)力定位裝備是保持海上平臺(tái)高精度動(dòng)態(tài)定位和運(yùn)行平穩(wěn)性的核心裝備,大功率的全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器是制約我國(guó)自主研發(fā)的瓶頸。全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的可調(diào)距螺旋槳受到強(qiáng)交變外載荷的作用,槳轂運(yùn)動(dòng)副密封失效是主要的失效形式之一,研究螺旋槳密封性能的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和保持機(jī)理對(duì)于提高整機(jī)壽命和設(shè)備的可靠性有著非常重要的意義�？烧{(diào)距螺旋槳的槳轂運(yùn)動(dòng)副使用O型圈密封,在槳葉法蘭與調(diào)距銷(xiāo)盤(pán)的預(yù)緊力作用下以及溫度、轉(zhuǎn)速、油壓等不同工況參數(shù)的作用下,密封結(jié)構(gòu)接觸狀態(tài)的變化規(guī)律,如壓縮率和接觸壓力等直接影響密封可靠性和調(diào)距靈敏性。首先計(jì)算在南海服役過(guò)程中的實(shí)際工況并分析密封結(jié)構(gòu)的負(fù)載,利用ANSYS Workbench建立槳轂運(yùn)動(dòng)副的有限元模型,仿真分析在不同預(yù)緊力、溫度、離心力以及調(diào)距時(shí)接觸狀態(tài)和摩擦應(yīng)力的變化規(guī)律;然后進(jìn)行橡膠圈的拉伸實(shí)驗(yàn)以擬合其本構(gòu)關(guān)系模型,在此研究基礎(chǔ)上結(jié)合摩擦磨損和裝配公差產(chǎn)生的間隙對(duì)不同壓縮率和不同油壓下的O型圈密封狀態(tài)進(jìn)行分析,根據(jù)密封機(jī)理對(duì)其磨損規(guī)律和失效形式進(jìn)行預(yù)測(cè);最后對(duì)不同的服役狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行了靈敏度分析,強(qiáng)調(diào)了溫控裝置的重要性,并對(duì)裝配預(yù)緊力進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì),得到了最佳預(yù)緊力組合,有效減小了預(yù)緊力引起的裝配間隙。通過(guò)對(duì)槳轂運(yùn)動(dòng)副密封結(jié)構(gòu)的有限元分析,揭示了不同工況參數(shù)下密封接觸狀態(tài)的變化規(guī)律,為可調(diào)距螺旋槳的設(shè)計(jì)優(yōu)化和服役壽命的計(jì)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),對(duì)于密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)有著重要的參考價(jià)值。
【圖文】：

必須建立真實(shí)的裝配關(guān)系，尤其是槳轂運(yùn)動(dòng)副密封結(jié)構(gòu)中結(jié)合面上法蘭與槳轂體上表面、橡膠圈與槳轂體及法蘭的接觸對(duì)配合。本章從非線性的有限元接觸算法出發(fā)，對(duì)接觸對(duì)的不同狀態(tài)方程進(jìn)行了分析，然后介紹了橡膠材料的超彈性本構(gòu)關(guān)系模型，以此引出密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)、密封機(jī)理及其失效形式，為后續(xù)章節(jié)中密封性能的分析提供理論基礎(chǔ)。2.2 接觸非線性有限元理論有限元思想中接觸的三要素是：接觸時(shí)傳遞力、接觸時(shí)無(wú)穿透、分開(kāi)時(shí)無(wú)作用力。對(duì)于兩個(gè)相互接觸的物體，根據(jù)虛功原理利用變分構(gòu)造其整體的剛度矩陣方程為： (2-1) (2-2)其中：K 是系統(tǒng)的剛度矩陣；u 是節(jié)點(diǎn)的位移向量； 是系統(tǒng)載荷矩陣； 是系統(tǒng)的接觸力向量， 、 分別代表接觸的物體 、 ，，如圖 2-1 所示。

圖 2-3 O 型橡膠密封圈壓縮率和溝槽尺寸封圈的線徑，h0為溝槽底部到配合面的距 O 型圈的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，其中槽寬 B 必深 h0直接決定密封圈的壓縮量，根據(jù)機(jī)槽深[32]。率時(shí)要保證配合面有足夠的接觸壓力，與磨損率無(wú)法同時(shí)最優(yōu)，壓縮率越大，接損速率也越大，密封圈壽命降低，發(fā)生泄[33]。表 2-1 為機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上規(guī)定的不 2-1 O 型橡膠密封圈的拉伸量和壓縮率的選用范密封介質(zhì) 拉伸量 E/mm 油/空氣 （1.03-1.04）/（＜1.01）
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U664.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2695899