| 题名 | 干气密封用C形密封圈力学性能与泄漏率的有限元分析 |
| 作者 | 席喜林 |
| 答辩日期 | 2017 |
| 导师 | 张伟政 |
| 关键词 | 干气密封 C形密封圈 接触应力 Von Mises应力 泄漏率 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 干气密封是主要应用于压缩机、泵、气体透平机和膨胀机等旋转化工机械上的一种新型的非接触式密封。干气密封能够适应高温高压等苛刻的实际工况,并且具有磨损量小、泄漏量小以及功耗低等优点。干气密封系统的密封主要分为两部分:动静环之间的气膜密封和辅助密封圈的密封。辅助密封圈不仅起到密封作用,同时也会影响到补偿环的追随性,进而使得主密封端面间气膜厚度、气膜刚度、气膜流速等发生变化,造成整个干气密封系统运行失稳,最终导致密封失效。因此,辅助密封圈在整个干气密封系统中至关重要,合理的安装和使用辅助密封圈对整个干气密封系统是非常重要的。本文对C形辅助密封圈的力学性能和泄漏率进行了有限元分析。文章通过单轴拉伸试验确定了C形辅助密封圈主材料聚四氟乙烯的材料参数,采用有限元法和MSC Marc软件建立了干气密封用C形辅助密封圈的三维有限元模型。对分析C形辅助密封圈所涉及的三重非线性问题及其解决方法进行了阐述。分析了C形辅助密封圈在不同压缩率和介质压力下的接触应力和Von Mises应力的大小和分布情况以及C形辅助密封圈骨架弹簧在整个密封过程中所起的作用。确定了C形辅助密封圈最易失效的部位。最后,利用Roth.A密封泄漏理论对C形辅助密封圈的泄漏率进行了分析。分析结果表明:聚四氟乙烯材料本构模型可以用二阶的Mooney-Rivlin模型来描述。拉伸试样截面面积随着拉伸长度的增加而减小,减小速度越来越慢。C形辅助密封圈的最大Von Mises应力和接触应力随着介质压力和C形圈压缩率的增大整体上是增大的。C形辅助密封圈最易失效的位置出现在聚四氟乙烯与弹簧缝隙接触的地方,此处C形圈的Von Mises应力和变形量最大。弹簧的存在对C形辅助密封圈的应力大小和分布都有很大的影响,弹簧虽然增加了聚四氟乙烯的Von Mises应力,但也增加了C形圈接触应力,使得C形辅助密封圈的密封性能更好。C形辅助密封圈的泄漏率随着压缩率的增加而减小,减小速度越来越小;随着密封件的表面粗糙度增大而增大,并且增大速度越来越大;随着介质压力的增大,C形圈的泄漏率也在增大。因此,适当提高C形圈压缩率和密封件表面粗糙度更有助于密封。这为干气密封用C形辅助密封圈的设计和选用提供参考。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 65 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92672]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 席喜林. 干气密封用C形密封圈力学性能与泄漏率的有限元分析[D]. 2017. |
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