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自适应回弹填料密封-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动液压
作者:lujianjun | 来源:欧科机械 | 发布时间:2019-03-22 14:04 | 浏览次数:

针对传统填料密封结构刚性不足和径向力与压盖距离呈指数规律递减的现象,开发了一种自适应回弹填料密封,即在填料中增加开口空心金属环作为支撑件。通过有限元分析得出此密封结构弥补了传统填料密封的缺点,增加了石墨填料密封耐高压的效果,同时可以增加径向力,降低预紧力,在某些工况下可以取代机械密封石墨填料与腔体、轴和开口环的摩擦系数为0.15。面接触使用接触向导,接触单元和目标单元自动生成,一共5对接触面。自适应回弹填料密封主要参数见表1,各参数意义见图1。表1自适应回弹填料密封主要参数(mm)参数R1RrhHL数值80538102自适应回弹填料密封为轴对称结构,采用轴对称有限元分析法,分析填料沿径向的应力分布状况[5]。自适应回弹填料密封有限元分析以石墨填料圈和开口环及之间的接触面分析为主,所以仅建立轴、腔体的局部模型。自适应回弹填料密封轴对称模型如图2所示。取其中一个密封圈进行分析,直接施加均布力于密封圈与压盖的接触面上。图2带开口环有限元模型3.2边界条件及载荷对轴进行轴向约束,腔体全约束,施加均布载荷于密封圈与压盖的接触面上。3

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.自适应回弹填料密封-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动液压弯管机滚弧机3无开口环的受力分析在没有开口环的情况下,施加10MPa的力,通过有限元分析,得到如图3所示的曲线,这和传统密封理论相符。图3在无开口环时沿轴向压应力传统密封理论:R相应有Rr0=kpe2kfl/h,Rrl=kp,径向应力在压盖处最大,并以指数规律向填料函底递减[6]。由于k<1,所以在远离压盖的部分容易产生泄漏,必须设法增加远离压盖处的径向压力,故采用自适应回弹填料密封结构。3.4有开口环的受力分析有开口环的情况下,在压盖与密封圈的接触面上施加10MPa的压力。由于泄漏主要发生在轴与填料之间,研究石墨填料与轴的接触面之间的压力情况更能说明问题,因此在石墨填料与轴的接触面上,与无开口环相同位置上,沿轴向取一路径,长度为密封圈的长度。由图4可以看出,此路径上的接触压力从10.6MPa下降到6.964MPa,到开口环位置处上升到19.002MPa,然后回降到6.964MPa,最后回落到9.5MPa;在没有开口环的情况下,施加同样的边界条件和施加10MPa的压力,沿相同的路径,由图3可以看出此路径上的压应力以指数规律递减。自适应回弹填料密封结构极大的改变了填料密封的受力情况,延缓了沿轴向衰减的趋势,从而增强了密封效果。原因是当密封压盖压紧过程中,作用在石墨填料圈上的力传递到开口环之上,开口环向内进行收缩,产生形变并产生反向作用力,随着压紧力的增加此反作用力也增加,特别由于开口环的开口方向背离轴方面,所产生的反作用力使石墨填料向径向及轴向分布,使得径向压紧力增加,加强了密封效果。图4自适应回弹填料密封沿轴向压应力图5为开口环断面的受力云图,从图可见,当Y方向受到石墨填料的挤压时,开口环会在Y方向出现压缩,在X方向背离开口方向运动,产生变形而增大径向力,最大径向力22.191MPa出现在最右端,与专利“用于填料腔的密封组件”的结果一致[7]。图5受到石墨填料挤压时开口环断面云图由于开口环的开口方向背离轴方向,所自适应回弹填料密封-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动液压弯管机滚弧机
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