基于ANSYS的剖分式机械密封变形分析.pdf

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1、2014年3月润滑与密封Mar．2014第39卷第3期LUBRICAT10NENGINEERINGVo1．39No．3DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2014．03．019基于ANSYS的剖分式机械密封变形分析陶凯涂桥安孙见君胡琼王衍(南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037)摘要：运用ANSYS有限元软件对剖分式机械密封动环、静环3D模型进行数值模拟，研究不同螺钉预紧力、介质压力和弹簧比压下剖分式机械密封的分型面对整体机械密封的影响及分型面的连接紧密性。结果表明：连接螺钉应力分

2、布符合螺钉实际受力情况，验证了利用有限元法模拟仿真的正确性；不同工况下，承载螺钉预紧力的剖分式机械密封动、静环端面变形均呈轴对称、连续性分布，且适当的螺钉预紧力能有效减小端面变形，降低分型面对密封环整体性的影响；螺钉预紧力是影响分型面变形的主要因素，且随着螺钉预紧力增大，可有效降低分型面的变形量，提高分型面连接的紧密性。关键词：螺钉预紧力；剖分式机械密封；变形分析中图分类号：TH136文献标识码：A文章编号：0254—0150(2014)3—084—7DeformationAnalysisoftheSplitMe

3、chanicalSealBasedonANSYSTaoKaiTuQiao’anSunJianjunHuQiongWangYan(CollegeofMechanicalandElectronicalEngineering，NanjingForestryUniversity，NanjingJiangsu210037，China)Abstract：Three—dimensionalmodelsofsplitrotaryringsandsplitstationaryringsestablishedwerenumerica

4、llysimula—tedbyANSYS．Theeffectofthejointfaceontheoverallmechanicalsealunderdifferentbolitpretension，mediumpressureandspringspecificpressurewasanalyzed，thetightnessofjointfacewasstudied．Thesimulatedresultsshowthestressdis—tributionisuniformwithrealcase，verifyi

5、ngthecorrectnessoftheFEMsimulationmethod．Sealfacedeformationsofsplitrotaryringsandsplitstationaryringswithscrewpretensionsunderdifferentworkingconditionspresentaxisymmetricandcontinuousdistributions，andthedeformationsareweakenedeffectivelybytheappropriateboli

6、tpretension，theeffectofjointfaceonsealringarealsoreducedeffectively．Bolitpretensionisthekeyfactoraffectingthedeformationofjointfaces，withtheincreaseofbolitpretension，thedeformationisreducedeffectively，andthetightnessofjointfacesisenhanced．Keywords：boltpretens

7、ion；splitmechanicalseal；deformationanalysis国内外对剖分式机械密封的研究起步较晚，且少密封逐步向高温、高压、高速方向发展，使得机械有应用。已有的研究解决了剖分式机械密封设计的可密封由变形带来的问题更加突出。因此，分型面对行性问题，为大型机器设备采用装拆方便的轴封提供整体机械密封的影响(以下称为分型面效应)及分了可能。但这些研究都还存在着一定的局限性，集中型面连接的紧密性成为剖分式机械密封重要的研究表现在动环、静环及辅助密封圈分型面的连接上，均领域。未考虑端面摩擦热、外力、

8、分型面结构等引起的形变目前，机械密封变形理论的研究方法主要有3对泄漏率、端面摩擦磨损及分型面连接紧密性的影种：圆环理论、边界元法和有限单元法。圆环理论响。所以剖分式机械密封至今未能得到更广泛的应在计算简单形状密封环时计算值与实验值差别较小，用，或只能应用于工作参数较低的场合。随着机械但计算复杂形状密封环时计算值与实验值差别很大。边界元法和有限元法计算所得的实验值与计算值都