基于ANSYS的坝面机械密封性能分析.pdf

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1、机械设计与制造第6期MachineryDesign&Manufacture2011年6月文章编号：1001—3997(2011)06—0206—02基于ANSYS的坝面机械密封性能分析术鲁胜刘正林戴明城刘宇(武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉430063)PerformanceanalysisofdamsealingbasedonANSYSLUSheng，LIUZheng—lin，DAIMing—cheng，LIUYu(SchoolofEngineandPower，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430063，China

2、)斤，、量、§一td+／／’十／／卜’、．十●q、§十／t／t、蔓十dt、曼1、e斤1、●、t十十^q十d十’d+d’t_、tt’／十d一一【摘要】以坝面机械密封环为研究对象，研究其在不同温度及转速下的密封性能。针对坝面密封接触面小的特点，利用ANSYS软件模拟其密封特性，分析结果表明，随着转速的升高，端面内侧温升相对传统的机械密封上升幅度较小，相对接触宽度减小，最大接触压力有减小趋势；随着温度的提高，坝面密封端面间隙减小，在一定程度上增强结构的密封性能，但同时内侧接触压力及温度有一定的提高，使磨损增强，但综合考虑下，该坝面密封能很好的适合中高温及高转速的

3、密封环境。关键词：坝面密封；传统机械密封；摩擦热【Abstract】choosingdamsealring∞researchobject，thesealingperformanceindifferenttemper-atureanddifferentspeedisstudied．Inresponsetothefeaturesoflesscontactareaofthedamsealing，itssealcharacteristicsoresimulatedbyANSYS，whichresultsrevealthat，withthevelocityincre

4、ases，thetern-peratureofinteriorfacerisesrelativelycomparedwiththetraditionalmechanicalseal，andrelativecontactareadecreaseswithcontactpressurebeinglower．Whilewithrisingoftemperature，theclearanceofdamsealbecomessmaller，whichmayenhancethesealingperformancetoacertainextent，atthesameti

5、me，interiorcontactpressureandtemperaturerises．whichwouldincreaseabrasion．AbovealZbyconsideringcomprehen—sively，thedamsealsuitswelltothemid-hightemperatureandhighspeedsealingenvironment．Keywords：Damseal；Traditionalmechanicalseal；Frictionheat中图分类号：TH16，TB42文献标识码：A1引言对材料l生能的变化忽略不计。(3

6、)视密封装置循环水温度为恒温。传统的机械密封装置动静环的接触面较大，热流量大，在高2．1摩擦热计算方法速及高压下，接触对温度明显升高，耗能及磨损比较严重⋯。对于模型热一结构耦中各径向位置接触压力通过计算得到，基于余弦波模式的微接触面的坝面密封装置，其摩擦面宽度为(1～2)密封端面接触压力分布的热流密度计算公式可精确的计算出热流密度载荷的大小：g(r)亏pr)rW(1)mm，转轴旋转时产生的热流量非常低，热变形较小，且由于谐波式中：g(，卜半径处的总热流密度，w／m2s{产_、7昆合摩擦系数，其为接面在峰值处符合线动压设计原理，可以实现密封装置的非接触式触压

7、力和和旋转角速度的函数；r—密封端面半径，m；pg(r卜密封，使密封装置在高速运行下依然能够保持优良的密封性能。国半径处的接触压力；—动环旋转角速度，rad／s。外科研人员给出坝面密封在特定温度及速度下的温度场分布，热流密度载荷的精度可通过以下收敛公式反映：而对于坝面密封不同温度及速度的热～结构耦合特『生没给出明确表示。从此出发进一步的研究了坝面密封的密封I生能。该坝面密JP(i≠0(2)封安装，如图1所示。密封静环波面几何形状，如图2所示。坝面式中：，r密封端面上节点个数；尸(i，k一1)—在第k-1次计算后端面密封的形状函数：(R-R)[cos(n0)

8、一1]上第i个节点的接触压力；JD(，k)_I第k次计算后端面上第