基于ANSYS的大型艉轴机械密封环温度场理论研究.pdf

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1、2010年l0月润滑与密封0ct．201O第35卷第10期LUBRICATIONENGINEERINGVoJ．35No．1ODOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2010．10．018基于ANSYS的大型艉轴机械密封环温度场理论研究陈汇龙彭正东丁郁华林清龙黄建平陈萍。(1．江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013；2．江苏华阳重工科技股份有限公司江苏东台224200)摘要：船舶艉轴机械密封的摩擦副工作时，会产生大量的热量，引起密封端面温度升高，导致密封面不能正常运行。利用有限元分析软件ANS

2、YSII．0计算不同工况下某大型艉轴机械密封环的温度场，得到密封端面温度的变化规律，并讨论影响温度场的几个重要参数，发现艉轴转速及密封介质压力对端面温度影响明显，密封端面温度靠近内径处温度最高，沿径向及轴向逐渐降低。关键词：艉轴密封；机械密封；温度场；有限元分析中图分类号：FHI36文献标识码：A文章编号：0254一O150(2010)10—073—4StudyOilTeml~ratureFieldofSternShaftMechanicalSealBasedonANSYSChenHuilongPengZhengdo

3、ngDingYuhuaLinQinglongHuangJianpingChenPing(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，JiangsuUniversity，ZhenjiangJiangsu212013，China；2．JiangsuHuayangHeavyIndustriesCo．，Ltd，DongtaiJiangsu224200，China)Abstract：Whenthemechanicalsealfrictioncomponentsofsternshaftworks，it

4、willgeneratealotofheatandcausethetemperaturerisingofthesealingsurface．Thesealingsurfacecannotoperateregularlyfinally．BasedonthefiniteelementanalysissoftwareANSYS11．0，thetemperaturefieldofalargesternshaftmechanicalsealringofthesternshaftwascalcu—latedandvariatio

5、nsoftemperatureinthesealsurfacewereobtained．Severalparameterswerediscussedwhicheffectonthetemperaturefieldremarkable．Theresultsshowthatthetemperaturefieldisaffectedsignificantlybythespeedofsternshaftandthepressureofsealedmedium．Thehighesttemperatureisneartheins

6、idediameteranddecreasesgraduallyalongtheradialandaxialdirection．Keywords：sealofsternshaft；mechanicalseal；temperaturefield；finiteelementanalysis船舶艉轴密封是船舶密封中最为关键的部位之体耦合的方法，对其密封环进行了稳态温度场的一，其工作的可靠性直接影响着船舶的安全运行。艉分析，并进行了精确求解。包括在ANSYS软件中对轴机械密封摩擦副正常工作时由于端面摩擦作用会产模型中单元的正

7、确选择、网格的合理划分、载荷的加生磨损，并产生热量。尤其是现代船舶艉轴密封技载等。同时讨论了不同工况条件下密封环温度场分布术向大轴径，高压、高速等方向发展，密封端面在高情况，并根据计算结果对影响艉轴机械密封环温度场压、高速等工况条件下，摩擦副问的摩擦力增大，热分布的几个重要因素进行了讨论。量增高，导致密封端面温度分布的不均匀，而温度的1密封环温度场分析的基本假设分布不均匀又会导致密封环内部产生热应力，引起密鉴于机械密封装置实际工况的复杂性、模型计算封端面的热变形、机械变形、泄漏量增大，摩擦副问量以及模型的可求解性，对

8、机械密封环热分析进行合温度过高也会导致润滑介质气化，从而加大了密封环理假设：的磨损，最终导致端面密封失效。(1)机械密封环模型是轴对称的，即密封环的目前对于艉轴密封环温度场研究主要有隔离体法尺寸形状和载荷都为轴对称；和整体耦合法，由于本文作者研究的大型船舶艉轴密(2)密封环为理想弹性体，即环的材料是均匀封相比其他艉轴密封具有轴径大、转速低的显著