發(fā)布時間：2020-07-19 10:08

【摘要】：深海推進器等水下作業(yè)設(shè)備具有多方面性能指標,而旋轉(zhuǎn)軸密封對系統(tǒng)穩(wěn)定性及安全性具有至關(guān)重要的作用。機械密封作為常用旋轉(zhuǎn)密封的一種形式,具有密封性能穩(wěn)定、壽命長等特點,隨設(shè)備工作水深及航速的改變,機械密封環(huán)溫度場及端面變形受水壓、低溫等多種因素影響,存在復(fù)雜的熱-力耦合作用。此外,輔助密封圈內(nèi)部應(yīng)力及變形情況隨工況改變而改變,密封性能受初始條件因素影響較大。本文以深海推進器等水下作業(yè)設(shè)備用機械密封為研究對象,對機械密封環(huán)溫度場、端面變形規(guī)律及輔助密封圈密封性能、微動特性等進行研究,探索海洋環(huán)境下機械密封端面變形控制方法,提高密封穩(wěn)定性。主要研究內(nèi)容如下:(1)建立機械密封環(huán)有限元模型,對機械密封環(huán)受力狀態(tài)分析;研究其端面受力變形規(guī)律及力變形后端面實際接觸狀態(tài)。(2)對機械密封環(huán)溫度場研究,針對深海推進器等水下作業(yè)設(shè)備工作特點,研究機械密封環(huán)在不同水深、不同航速下的溫度場及端面溫升規(guī)律;通過整體法與分離法兩種分析方法研究其端面熱變形及變形后端面實際接觸狀態(tài)。(3)采用間接耦合分析方法對穩(wěn)態(tài)工況下機械密封環(huán)端面熱-力耦合變形研究,將分析結(jié)果與力變形、熱變形結(jié)果比較,總結(jié)端面變形規(guī)律;采用直接耦合分析方法對瞬態(tài)工況下機械密封環(huán)溫度場分布規(guī)律研究。(4)基于機械密封環(huán)溫度場及端面變形的研究,提出幾種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,旨在降低端面溫度,減小端面熱變形及邊緣應(yīng)力集中。(5)對輔助密封圈進行非線性有限元分析,研究初始壓縮率、材料硬度以及介質(zhì)壓力對密封圈密封性能的影響,并對補償環(huán)與軸處密封圈的微動特性進行研究,研究微動對密封圈的影響。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U664;P742;TH136
【圖文】：

亟待人類探索[1]。這些資源具有重要的經(jīng)濟和戰(zhàn)略價值，但多潛水器在下潛能力上無法達到要求，因此海洋環(huán)境的探索以及海洋水下裝備是解決以上難題的關(guān)鍵[2]。深海環(huán)境探索事業(yè)的發(fā)展要保證在深海環(huán)境中正常工作和操作人員的安全，而無論是保證設(shè)備正常工全，其關(guān)鍵技術(shù)之一在于“密封”。密封裝置運行是否可靠關(guān)系到整，由密封失效造成的實際損失不可估量，并可能遠超過零件本身和人密封意外失效或者泄漏量過大導(dǎo)致一個機器停機時，會影響到整個設(shè)行，尤其是像深海推進器等水下作業(yè)設(shè)備，當密封失效，設(shè)備必須立岸檢查，密封失效還可能造成嚴重的安全問題[3-5]。總體上說，密封與密封相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備造成巨大影響，因此密封可靠性也是人類實的關(guān)鍵因素之一。械密封作為旋轉(zhuǎn)機械中常用的一種密封形式，具有工作可靠、泄漏量使用范圍廣等優(yōu)點，其主要依靠彈性元件對動、靜環(huán)端面密封副的預(yù)與彈性元件壓力的壓緊而實現(xiàn)密封[6]。機械密封的基本結(jié)構(gòu)和組成

摩擦和密封性能的關(guān)鍵部位，同時其接觸端面的命。靜環(huán)與殼體的輔助密封。動環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸處的輔助密封。此處可近似看為靜密封的范疇，對機械密封性能和動環(huán)的追隨性有直殼體與殼體的輔助密封。等水下作業(yè)設(shè)備（如圖 1-2 所示），具有多方面的機械密封對這些性能指標以及對設(shè)備的安全、可境具有壓力高、溫度低等特點，深度每增加100米受較高的介質(zhì)壓力，因此深海設(shè)備多采用壓力補程度減小密封難度。但由于壓力補償裝置存在誤動且水下設(shè)備航速改變意味著軸轉(zhuǎn)速在不斷變化壽命存在極大考驗。因此對深海環(huán)境下機械密封研

深海機械密封端面變形及輔助密封圈性能研究2 222 22 1e BA D DKA D D 課題所選用機械密封為內(nèi)流式機械密封，故上述計算公式皆以提，其外流式機械密封相關(guān)計算公式不再贅述。為清楚表達上，現(xiàn)繪制機械密封環(huán)與軸配合簡圖，如圖 2-1 所示：

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本文編號：2762274