本文關(guān)鍵詞：液態(tài)烴泵機(jī)械密封性能與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對(duì)烴泵雙端面密封易損壞的特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)中的實(shí)際工況，對(duì)雙端面密封中的主密封出現(xiàn)液膜潤(rùn)滑與干摩擦的這兩種工作狀態(tài)進(jìn)行研究。本文利用ANSYS有限元分析軟件建立密封環(huán)的熱-結(jié)構(gòu)耦合穩(wěn)態(tài)模型，并對(duì)密封性能進(jìn)行分析，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。 在液膜潤(rùn)滑的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析中，對(duì)熱與結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接耦合，分析碳化鎢分別為動(dòng)靜環(huán)在工作中的接觸情況，以及碳化鎢和石墨為動(dòng)靜環(huán)的接觸情況，通過(guò)數(shù)值模擬分析以后得出下面幾個(gè)結(jié)果：動(dòng)環(huán)和靜環(huán)端面的位移；動(dòng)環(huán)與靜環(huán)接觸以后，端面的變形情況；端面應(yīng)力和接觸壓力在端面的分布以及其大小，研究各種參數(shù)對(duì)密封性能的影響。經(jīng)過(guò)分析，得到以下幾個(gè)結(jié)論：碳化鎢與石墨配對(duì)的密封環(huán)端面最高溫度高于碳化鎢與碳化鎢配對(duì)的密封環(huán)，碳化鎢與石墨配對(duì)的密封環(huán)端面間有收斂的間隙，開(kāi)口向外，端面內(nèi)部接觸，接觸應(yīng)力最大值在端面內(nèi)徑處，應(yīng)力值隨著半徑的增大逐漸增大；碳化鎢與碳化鎢配對(duì)的密封環(huán)端面接觸良好，但是在密封環(huán)內(nèi)徑處有應(yīng)力集中現(xiàn)象。 在干摩擦的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析中，采用自潤(rùn)滑性比較好，摩擦系數(shù)較低的石墨來(lái)作為靜環(huán)，并對(duì)碳化鎢與石墨的密封環(huán)組合進(jìn)行分析，同樣得出上一段中的幾個(gè)研究參數(shù)：端面位移，接觸變形、端面應(yīng)力和接觸壓力，并且分析某些參數(shù)改變以后，密封端面間間隙的大小，確定其作為干摩擦研究對(duì)象的可行性，為干摩擦密封的實(shí)驗(yàn)研究打好理論基礎(chǔ)。 在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，從接觸的均勻性與接觸類(lèi)型兩個(gè)角度出發(fā)，對(duì)靜環(huán)進(jìn)行倒角，然后借助ANSYS軟件對(duì)新模型進(jìn)行數(shù)值模擬，得到的結(jié)果是：密封端面應(yīng)力集中消除，端面接觸均勻，最高溫度也有一定的下降。在性能優(yōu)化方面，借助實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)碳化鎢與石墨的干摩擦密封進(jìn)行分析，通過(guò)改變密封的結(jié)構(gòu)參數(shù)與操作參數(shù)來(lái)觀察密封的泄漏情況，結(jié)果表明：載荷系數(shù)對(duì)密封泄漏量有較大的影響。在轉(zhuǎn)速與密封腔壓力研究方面，轉(zhuǎn)速越低，密封腔壓力越大，泄漏量就越小，所以干摩擦密封以后要往高壓低速的方向發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械密封 熱-結(jié)構(gòu)耦合分析 摩擦熱 密封性能 密封試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH136
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 液態(tài)烴泵機(jī)械密封的常用形式12-15
• 1.1.1 單端面接觸式機(jī)械密封結(jié)構(gòu)分析12-13
• 1.1.2 單端面接觸式機(jī)械密封的不足13-14
• 1.1.3 雙端面密封的定義和結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2 實(shí)際工況下的問(wèn)題描述15-16
• 1.3 雙端面密封的工作環(huán)境16-18
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-24
• 1.4.1 密封的性能參數(shù)18-20
• 1.4.2 雙端面密封的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4.3 機(jī)械密封環(huán)的溫度場(chǎng)和優(yōu)化研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4.4 機(jī)械密封環(huán)耦合場(chǎng)的研究現(xiàn)狀22-23
• 1.4.5 干摩擦密封的研究現(xiàn)狀23-24
• 1.5 研究的目的和意義24-25
• 1.6 本文主要研究的內(nèi)容25-28
• 第二章 機(jī)械密封環(huán)熱應(yīng)力分析的理論基礎(chǔ)28-36
• 2.1 傳熱學(xué)基本理論28
• 2.2 有限元方法簡(jiǎn)介28-29
• 2.3 熱力學(xué)問(wèn)題的有限元解法29-30
• 2.3.1 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的有限元解法29
• 2.3.2 熱-結(jié)構(gòu)耦合的理論基礎(chǔ)29-30
• 2.4 軸對(duì)稱(chēng)彈性力學(xué)基本方程30-32
• 2.5 溫度場(chǎng)計(jì)算微分方程32-33
• 2.6 機(jī)械密封端面摩擦熱的理論分析33-34
• 2.6.1 摩擦熱載荷的處理形式33
• 2.6.2 摩擦熱載荷的分配原則33-34
• 2.7 本章小結(jié)34-36
• 第三章 液膜潤(rùn)滑機(jī)械密封的有限元分析與優(yōu)化36-62
• 3.1 密封的主要參數(shù)36-38
• 3.1.1 幾何參數(shù)36-37
• 3.1.2 力學(xué)參數(shù)37-38
• 3.2 機(jī)械密封端面摩擦熱的計(jì)算與加載38-40
• 3.2.1 摩擦熱的計(jì)算39
• 3.2.2 摩擦熱的分配與加載39-40
• 3.3 液膜潤(rùn)滑下密封環(huán)的數(shù)值模擬40-44
• 3.3.1 機(jī)械密封環(huán)建模的假設(shè)和處理40-41
• 3.3.2 機(jī)械密封環(huán)數(shù)值模擬的步驟41
• 3.3.3 密封環(huán)材料的選擇41-42
• 3.3.4 密封環(huán)建模和網(wǎng)格劃分42-43
• 3.3.5 密封環(huán)的熱邊界條件43-44
• 3.4 計(jì)算結(jié)果及分析44-53
• 3.4.1 耦合場(chǎng)溫升對(duì)比分析44-45
• 3.4.2 碳化鎢與石墨密封環(huán)端面溫升的理論校核45-46
• 3.4.3 碳化鎢與石墨密封環(huán)的應(yīng)力分布與變形分析46-49
• 3.4.4 碳化鎢與碳化鎢密封環(huán)的應(yīng)力分布與變形分析49-53
• 3.5 小結(jié)53
• 3.6 密封環(huán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究53-57
• 3.6.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原則53-54
• 3.6.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法54
• 3.6.3 優(yōu)化后的結(jié)果分析54-57
• 3.7 小結(jié)57-58
• 3.8 密封腔氮?dú)鈮毫?duì)端面溫升的影響58-60
• 3.8.1 氮?dú)鈮毫?duì)主密封的影響58-60
• 3.8.2 氮?dú)鈮毫?duì)副密封的影響60
• 3.9 本章小結(jié)60-62
• 第四章 機(jī)械密封的干摩擦研究62-76
• 4.1 干摩擦密封建模分析62-64
• 4.1.1 材料選擇與邊界條件62-63
• 4.1.2 接觸熱阻處理63
• 4.1.3 邊界條件處理63-64
• 4.2 計(jì)算結(jié)果與分析64-69
• 4.2.1 碳化鎢與石墨密封環(huán)的端面應(yīng)力與位移分析65-67
• 4.2.2 碳化鎢與石墨密封環(huán)端面壓力與變形隨介質(zhì)壓力變化67-69
• 4.3 干摩擦的實(shí)驗(yàn)研究69-70
• 4.3.1 測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介69-70
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)方法70
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象70
• 4.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究70-73
• 4.5 性能優(yōu)化研究73-74
• 4.6 本章小結(jié)74-76
• 第五章 結(jié)論與展望76-78
• 5.1 結(jié)論76-77
• 5.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文82-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡亞非;王雷;胡建文;;中速磨煤機(jī)用浸銻石墨密封環(huán)材料的制備與性能[J];機(jī)械工程材料;2006年06期

2 于新奇,任歐旭,魯占全;碳化硅材料在機(jī)械密封中的應(yīng)用[J];河北工業(yè)科技;2005年03期

3 郝木明,胡丹梅,郭潔;新型上游泵送機(jī)械密封的性能研究[J];化工機(jī)械;2001年01期

4 孟昭月;低溫乙烯泵用干氣密封的研制及應(yīng)用[J];黑龍江石油化工;2001年04期

5 曹駿;胡佩俊;應(yīng)濟(jì);;基于接觸熱阻的主軸熱特性有限元分析[J];機(jī)電工程;2008年02期

6 李紅,吳文林,趙忠祥,李克永;機(jī)械密封環(huán)溫度場(chǎng)的理論計(jì)算[J];流體工程;1986年08期

7 陳文毅;李學(xué)虎;管洪;;機(jī)械密封溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算法[J];流體工程;1991年10期

8 彭建,鄢新華,左孝桐,隋德生,張達(dá)夫;上游泵送密封研究[J];流體機(jī)械;1998年02期

9 胡丹梅,郝木明,楊惠霞;非接觸式氣體端面密封低速性能試驗(yàn)研究[J];流體機(jī)械;1998年09期

10 吳兆山;姚黎明;谷傳文;鄭國(guó)運(yùn);楊博峰;班玉紅;;風(fēng)機(jī)用接觸式干運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械密封研制[J];流體機(jī)械;2006年05期

  本文關(guān)鍵詞：液態(tài)烴泵機(jī)械密封性能與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：284907