面向剖分式机械密封的Ansys实体建模开题报告

 2021-08-08 10:55:15

1. 研究目的与意义

为了方便穿套在旋转轴上的密封环和辅助密封面等元件的安装。人们开始从事剖分式机械密封技术研究。通过对剖分式机械密封技术近20年发展状况的回顾与总结。发现剖分式机械密封之所以至今未能获得推广或只能应用于工作参数较低的场合。是因为缺乏对密封端面和分型面受热受压条件下变形与控制规律研究,以及分型面链接的紧密性分析,无法保证密封设计与运行的可靠性。

机械密封作为一种旋转轴动密封, 因结构简单和性能稳定, 被广泛应用于电力、船舶、航空航天、石油化工等领域的装置上。人们通过改进密封端面结构, 改变摩擦副组对材料, 加强冲洗、冷却等力图延长机械密封寿命。然而, 工作条件不同和环境变化,以及工作过程中动、静环密封端面间存在着的摩擦磨损(对于非接触式机械密封, 在开停车阶段或介质参数发生变化时, 也存在摩擦磨损) , 在造成端面或其他零部件损坏, 引起泄漏率超标后, 终将导致停机修理或更换机械密封。由于穿套在旋转轴上的机械密封, 其基体包括密封环和辅助密封圈的形状是闭合环形, 拆卸修理或更换时需要卸下轴一端的配合件, 工程量大、时间长、费用高。真空技术网有关文章表明, 机器设备维修中有40%~50%的工作量用于轴封的维修,大约有70%的维修费用于处理相关机器的密封故障。为此, 自20世纪90年代初就有人开始进行结构简单、安装方便的剖分式机械密封研究.

2. 国内外研究现状分析

1991年日本nagai yataro等发明了带有剖分环的机械密封。1994年美国拉多萨夫等发明了一种剖分式机械密封。1997年bessette等发明的完全剖分集装式机械密封。reagan发明了剖分机械密封环及其使用。尽管如此,剖分式密封并未获得真正应用。直到2003年才有德国burgmann公司生产出产品并运用于水处理,制浆,发电等工业装置中。2007年美国giard发明了剖分式机械复合密封装置,同年boyson提出了离心流体装置用剖分式密封技术的可靠性问题。

国内马卫东开展剖分式机械密封研究较早,2000年发明了一种用于大型反应釜和大型泵的分体式机械密封。2003年合肥通过机械研究所对的剖分式机械密封进行试验和工程应用研究后,指出目前研制的完全剖分式机械密封只适用工作参数,还需进行更为深入的研究。2007年艾志工业技术集团公司报道了其成功地将chesterton442剖分式机械密封应用于大亚湾核电站工况为出口压力0.5mpa,温度小于50℃的冷却循环水泵的情况。2008年杨启明等开展了反应釜用剖分式机械密封设计研究,利用有限元法分析了辅助密封圈的应力应变状况,提出了两种分型面连接结构。

这些研究给大型机器设备端面密封修理或更换带来了极大的便利,解决了剖分式机械密封设计的可行性问题。但其研究的重点主要集中在动环、静环及辅助密封圈分型面的连接,均未考虑端面摩擦热、外力引起的形变对泄漏率、端面摩擦磨损及分型面连接紧密性的影响。实际上,剖分式机械密封基本问题包括泄漏率、端面磨损率和分型面的紧密性。分型面的存在,不仅打破了整体密封环的结构连续性,形成轴向泄漏通道,而且也改变了端面受热受压后的变形规律。之所以剖分式机械密封至今未能得到更广泛的应用,或只能应用于工作参数较低的场合,是因为在解决了分型面的连接问题之后,缺乏对密封端面和分型面受热受压后变形规律的认识、以及分型面连接的紧密性分析,无法保证密封设计与运行的可靠性。要解决设计与运行的可靠性问题,使剖分式机械密封更好地应用于工业装置,有必要深入开展剖分式机械密封理论与应用技术研究

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3. 研究的基本内容与计划

1 论文内容:

(1)介绍前人在剖分式机械密封研究方面的贡献,以及存在的问题,指出开展本研究工作的必要性和重要性。(2)了解剖分式机械密封典型结构,利用ansys进行实体建模。(3)给定尺寸参数下的三维结构图形的生成

2 进度计划:

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4. 研究创新点

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