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1、端面開收斂錐度的流體靜壓型機(jī)械密封是核主泵主軸密封的一種典型密封型式,其穩(wěn)定性和可靠性嚴(yán)重影響了主泵的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行,設(shè)計(jì)難度較高。目前國(guó)外此類產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)已十分成熟,而我國(guó)尚不具備其設(shè)計(jì)加工能力。由于密封組件在超高壓工況下運(yùn)行,密封端面的熱力耦合變形和流體靜壓潤(rùn)滑作用對(duì)密封性能的具有重要的影響作用;且組件之間的非線性接觸問(wèn)題的存在,使得密封環(huán)端面的變形分析變得相對(duì)困難。針對(duì)此問(wèn)題,論文開展了如下幾方面的研究,以期為此類流體靜壓型
2、機(jī)械密封的設(shè)計(jì)提供技術(shù)指導(dǎo):
首先,考慮密封環(huán)組件(密封環(huán)、密封環(huán)座、夾緊環(huán)、輔助O型圈等)之間的非線性接觸作用,采用商業(yè)有限元軟件建立了動(dòng)、靜密封環(huán)組件的有限元軸對(duì)稱分析模型,得到了不同密封壓力下動(dòng)、靜密封環(huán)在復(fù)雜作用關(guān)系綜合影響下的非線性位移約束邊界條件,為后續(xù)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)密封性能奠定了基礎(chǔ)。
其次,以密封動(dòng)靜環(huán)和流體潤(rùn)滑膜為研究對(duì)象,考慮潤(rùn)滑液膜的粘溫粘壓效應(yīng)和密封端面的熱力變形,建立了二維軸對(duì)稱流固熱力多
3、場(chǎng)耦合模型,引入上述位移約束邊界條件,采用迭代算法交叉運(yùn)用有限差分法和有限單元法分別求解潤(rùn)滑方程、能量方程、熱傳導(dǎo)方程和變形方程等控制方程。
最后,基于所建立的流固熱多場(chǎng)耦合模型,對(duì)密封性能進(jìn)行了參數(shù)化研究,分析了密封環(huán)底邊輔助0型密封圈位置、螺釘力、平衡比、端面錐角結(jié)構(gòu)、密封壓力等對(duì)密封性能的影響。結(jié)果表明,位移約束邊界條件對(duì)密封性能有顯著影響;液膜與密封環(huán)端面粘性剪切產(chǎn)生的熱量主要由泄漏液體帶走,壓力變形較熱變形對(duì)端面
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