高压水泵用机械密封变形的影响因素及控制方法研究.pdf

《高压水泵用机械密封变形的影响因素及控制方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、液压气动与密封／2012年第6期高压水泵用机械密封变形的影响因素及控制方法研究李香，吴兆山，杨博峰，郑国运，戴兴旺，沈宗沼(合肥通用机械研究院，安徽合肥230031)摘要：利用有限元分析软件ANSYS计算了高压水泵用机械密封环的耦合变形，并分析了介质压力、主轴转速、密封环材料、冲洗量等因素对变形的影响，在此基础上提出了控制密封环变形的方法，对高压水泵用机械密封的设计起到指导作用。关键词：高压水泵；机械密封；变形中国分类号：TH117．2文献标识码：A文章编号：1008—0813(2012)06—0072—04StudyonFactors

2、andControlMethodofMechanicalSealDeformationforHigh——pressurePumpsLIXiang，Zhao—shah，YANG肋币ng，ZHENGGuo-yun，DAIXing-wang，SHENZong-zhao(HefeiGeneralMachineryResearchInstitute，Hefei230031，China)Abstract：Coupleddeformationofmechanicalsealonhigh-ressurepumpwascalculatedusingANS

3、YSwhichisatoolforfiniteelementanslysis，theeffectsofsealingpressure，shaftspeed，flushingandmaterialpropertiesondeformationwerediscussed．Atthebaseofthat，themeasuresofcontrollingdeformationwerepresented．Thisthesisisusefulforresearch，designandapplicationofmechanicalsealforhig

4、h-pressurepump．Keywords：high-pressurepump；mechanicalseal；deformationU刚吾1理论模型与计算机械密封是旋转流体机械的关键部件之一，广泛1．1主要参数应用于离心泵、压缩机、反应釜等需要严格控制泄漏密封介质性质、工作参数及密封材料的热物理性量的场合。随着工业的高速发展，密封的工作状况趋能等对密封环变形都有着重要的影响。本文算例高压于高温、高速和高压，在实际运行中，不可避免地会出水泵密封结构示意图如图1所示。密封介质和冲洗液现密封失效，而造成其失效的原因很多，密封端面变均为水。

5、工作参数为：密封介质压力7．0MPa，温度20℃，形就是主要原因之一。高压水泵用机械密封在运行主轴转速2950dmin，弹簧比压0．2MPa。20℃时水的参时，由于受到力和热等载荷作用，密封环不可避免地数：密度998．2kg／m，比热4．17kJ／kg·oC，动力粘度要发生变形，使泄漏量增加、端面发生点接触或线接1．O05MPa·S。密封环材料特性参数见表1。触等，最终导致密封失效【l-2]。因此，有必要对其变形情况进行研究。本文应用有限元分析软件ANSYS10．0计算了高压水泵用机械密封的变形，并分析了密封介质压力、主轴转速、密封环材

6、料、冲洗量等因素对变形的影响；在此基础上提出了控制变形的方法。对高压水泵用机械密封的设计起到指导作用。收稿日期：2011-12-o7l一轴2_轴套3一静环4一。形圈5一卡环6一动环7一弹簧座作者简介：李香(1981一)，女，山东维坊人，工程师，硕士，主要从事流体密8一O形圈挡环9-o形圈lO一推环11-弹簧l2—0形圈封研究工作。图1高压水泵机械密封示意图72HvdraulicsPneumatics&Seals，NO．6．2012表1密封环材料特性240235；23O22522O2152l02052O036065707580介质压力p／

7、MPa(a)静环(b)动环图3高压水泵机械密封耦合变形锥度随压力的变化曲线2．3主轴转速对耦合变形的影响1．2计算方法高压随泵介质压力为7．0MPa，弹簧比压为0．2MPa，利用限元分析软件ANSYS10．0对高压水泵用机械冲洗量为0．5m3／h，主轴转速分别为1000r／rain，密封力、热及其耦合变形进行了计算，计算方法参照文l500r／min，2000r／min，2500r／min，2980r／min时密封环献【3—4】。采用四边形八节点热实体单元plane77对其耦合变形的情况。图4为密封环轴向耦合变形产生锥温度场进行分析。采用

8、四边形八节点结构实体单元度随主轴转速的变化图，由图4可知，随着转速的增plane82对其变形进行分析。加，动、静环耦合变形产生的锥度近似呈线性增加。42变形结果及各因素对其影响分析33b2．1密封环端面耦合