隨著現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)性能要求的不斷提高,密封問題已成為航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。封嚴(yán)裝置對于改善航空發(fā)動機(jī)效率和保證航空發(fā)動機(jī)安全工作起到極其重要的作用。同時封嚴(yán)裝置又要承受高環(huán)境溫度、高密封壓差以及高頻振動等載荷。因此,世界先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)普遍采用先進(jìn)的金屬封嚴(yán)環(huán)封嚴(yán)技術(shù),如C型金屬封嚴(yán)環(huán)、U型金屬封嚴(yán)環(huán)和W型金屬封嚴(yán)環(huán)等。本文所研究的多W型金屬封嚴(yán)環(huán)是一種新型結(jié)構(gòu)的彈性金屬封嚴(yán)件,主要作用是為航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)軸承管道實現(xiàn)封嚴(yán)引氣功能。本文主要應(yīng)用有限元軟件ABAQUS和疲勞分析軟件FE-SAFE對多W型金屬封嚴(yán)環(huán)的強(qiáng)度和疲勞壽命展開相關(guān)研究,同時對金屬封嚴(yán)環(huán)的振動特性進(jìn)行分析,為多W型金屬封嚴(yán)環(huán)設(shè)計、使用提供參考。主要研究內(nèi)容陳述如下:(1)為準(zhǔn)確描述金屬封嚴(yán)環(huán)材料的非線性,通過拉伸試驗得到金屬封嚴(yán)環(huán)GH4169材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線;建立多W型金屬封嚴(yán)環(huán)有限元模型,在常溫下對多W型金屬封嚴(yán)環(huán)的軸向剛度和壓縮回彈特性進(jìn)行分析。(2)為模擬多W型金屬封嚴(yán)環(huán)的真實工作工況,按照裝配和發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況順序加載載荷。利用有限元方法對多W型金屬封嚴(yán)環(huán)進(jìn)行溫度場、熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、熱-固耦合應(yīng)力、接觸應(yīng)力以及變形分析計算。在考慮金屬封嚴(yán)環(huán)和法蘭的制造公差的情況下,分析了金屬封嚴(yán)環(huán)在不同溫度和壓差下的應(yīng)力變化趨勢。(3)對多W型金屬封嚴(yán)環(huán)進(jìn)行動力學(xué)特性分析,包括模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。得到了多W型金屬封嚴(yán)環(huán)在常溫和高溫、自由與約束狀態(tài)下的固有頻率;通過諧響應(yīng)分析得到簡諧激勵下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。(4)通過對多W型金屬封嚴(yán)環(huán)的主應(yīng)力分析確定金屬封嚴(yán)環(huán)的應(yīng)力狀態(tài)。采用最大主應(yīng)力法來預(yù)測多W型金屬封嚴(yán)環(huán)在工作工況下的疲勞壽命。并分析不同溫度和壓差下的多W型金屬封嚴(yán)環(huán)的疲勞壽命。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V231.91
【部分圖文】：

、石油等許多行業(yè)[14]。美國、英國、日本在彈性，像 Paker、Garlock Helicoflex 等公司研發(fā)的金屬封得很多技術(shù)突破。但是這些公司都對我國實行技術(shù)技術(shù)。我國雖然對彈性金屬封嚴(yán)環(huán)的研究起步較晚在 O 型金屬封嚴(yán)環(huán)和 C 型金屬封嚴(yán)環(huán)的研究已經(jīng)達(dá)式的彈性金屬封嚴(yán)環(huán)處于較低的水平，還需進(jìn)一步封嚴(yán)環(huán)的出現(xiàn)使得封嚴(yán)技術(shù)發(fā)展有大幅度的跨越。壓或低壓真空等相對苛刻的工作環(huán)境。目前，常見C 型、U 型、E 型、W 型等。屬封嚴(yán)環(huán)嚴(yán)環(huán)由于其結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、耐腐蝕和抗輻場合被廣泛使用。如圖 1.1 為金屬 O 型封嚴(yán)環(huán)的結(jié)壓型、充壓型三種形式。當(dāng)其要求能防腐蝕、封嚴(yán)行涂渡處理。鍍層材料一般為銀或其他軟金屬材料

航空發(fā)動機(jī)多 W 型金屬封嚴(yán)環(huán)強(qiáng)度分析及疲勞壽命預(yù)測論的正確性。賈曉紅[23]等分析了彈簧加強(qiáng)金屬 C 型封嚴(yán)環(huán)觸壓力的變化規(guī)律，并考慮 C 型環(huán)結(jié)構(gòu)對密封特性的影 型封嚴(yán)環(huán)材料彈性模量、密封環(huán)包覆層厚度、螺旋彈簧與溫度以及壓縮率對彈簧加強(qiáng)金屬 C 型封嚴(yán)環(huán)的重復(fù)利用的了反應(yīng)堆中容器用彈簧加強(qiáng)金屬 C 型封嚴(yán)環(huán)的主要加工并進(jìn)行了常溫下壓縮回彈實驗、水壓試驗，冷、熱態(tài)密封金屬封嚴(yán)環(huán)所示為 U 型金屬封嚴(yán)環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖，目前 U 型金屬封嚴(yán)環(huán) 型封嚴(yán)環(huán)開口面向介質(zhì)壓力，且通常情況下封嚴(yán)環(huán)的腿部減小，主要目的是使得 U 型封嚴(yán)環(huán)在工作時各個區(qū)域受力接觸表面一般會鍍銀處理，鍍銀層在接觸應(yīng)力作用下發(fā)生提高封嚴(yán)性能。

圖 1.4 E 型金屬封嚴(yán)環(huán)屬封嚴(yán)環(huán)的耐壓能力主要與材料、截面形狀、封嚴(yán)環(huán)直徑的工作環(huán)境 E 型金屬封嚴(yán)環(huán)一般需要采取背支撐結(jié)構(gòu)或?qū)俜鈬?yán)環(huán)一般在彈性范圍內(nèi)工作，且在封嚴(yán)環(huán)的軸向高度以重復(fù)使用。呂英[29]設(shè)計出一種 E 型雙面封嚴(yán)環(huán)，并對其分析，得出 E 型封嚴(yán)環(huán)具有自密封能力。金屬封嚴(yán)環(huán)示為 W 型金屬封嚴(yán)環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。W 型金屬封嚴(yán)環(huán)是在發(fā)展起來的。E 型封嚴(yán)環(huán)雖然可以在振動工況下工作，但航空發(fā)動機(jī)的要求。為滿足航空發(fā)動機(jī)封嚴(yán)要求提出了 W屬封嚴(yán)環(huán)是一種軸向自緊式靜密封元件，具有回彈性能好圍大、能夠重復(fù)使用等特點(diǎn)，同時可根據(jù)設(shè)計要求將 W 型以滿足更高的回彈率要求。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 LIU Ying;ZHOU Kun;HUANG WeiFeng;GAO Zhi;WANG YuMing;;Numerical and experimental analysis of the reusability of spring energized metal C rings[J];Science China(Technological Sciences);2014年08期

本文編號：2830876