透平機(jī)械主機(jī)參數(shù)不斷提高,法蘭連接結(jié)構(gòu)的密封性問題日益突出。U型密封件是最常用的法蘭密封結(jié)構(gòu)。關(guān)于U型密封件的設(shè)計(jì)方法國內(nèi)外很多學(xué)者已經(jīng)做了大量研究工作,但是對(duì)其應(yīng)力水平的理論分析方法還鮮有報(bào)道。文章基于簡單的懸臂梁理論建立了U型密封件的理論模型,系統(tǒng)研究了U型密封件的密封緊力和應(yīng)力分布規(guī)律,形成完整的U型密封結(jié)構(gòu)的理論設(shè)計(jì)方法,并將設(shè)計(jì)結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,證明了計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。

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圖2 U型密封件的分析模型

圖2U型密封件的分析模型2.1密封緊力計(jì)算方法研究

圖1 U型密封的典型結(jié)構(gòu)

最常使用的U型密封結(jié)構(gòu)是U型密封圈。條形U型密封結(jié)構(gòu)因?yàn)槎瞬康拿芊鈫栴}不好解決而應(yīng)用較少，但是近年來通過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決了端部密封后，條形密封結(jié)構(gòu)也開始廣泛應(yīng)用。無論密封圈或密封條，其典型截面形狀如圖1所示。U型密封結(jié)構(gòu)通常安裝在法蘭上專門加工的安裝槽中，有2個(gè)密封面，分別位于U....

圖2 U型密封件的分析模型

對(duì)于U型密封條，可以選取單位寬度的一段作為平面問題處理。封閉圓環(huán)狀的密封環(huán)絕大多數(shù)情況下密封環(huán)徑向尺寸顯著小于其內(nèi)徑，也可以近似等效為平面問題處理。環(huán)形密封件的分析相對(duì)條形更復(fù)雜，以下主要以圓環(huán)形密封圈為例進(jìn)行研究。U型密封件在橫截面內(nèi)承受蒸汽力和過盈載荷。由于U型密封圈懸臂較長....

圖3 U型密封件的有限元計(jì)算應(yīng)力云圖（工作態(tài)）

為了驗(yàn)證計(jì)算模型的準(zhǔn)確性，用有限元算例對(duì)某垂直法蘭汽缸法蘭密封件做了理論模型和有限元驗(yàn)證計(jì)算。驗(yàn)證模型的主要參數(shù)如表1所示。圖3是驗(yàn)證模型的有限元計(jì)算應(yīng)力場(chǎng)，圖4是沿方向有限元計(jì)算應(yīng)力和理論計(jì)算應(yīng)力的比較。圖4有限元計(jì)算應(yīng)力和理論計(jì)算應(yīng)力的比較

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