镶装式密封环热应力的有限元分析

　万方数据

第３６卷第６期化工机械５７７

Ｗ／ｍ２。对流换热系数的计算结果见表ｌ，边界关

键点见图２。施加的力边界见图３，具体值见表

２。

表１对流换热系数Ｏ／

Ｐ—Ｐ。

图２密封环的边界

Ｐ＇

图３密封环的力边界

表２力边界ＭＰａ

由于机械密封环具有或近似具有轴对称结构，边界条件也是对称的，因此有限元分析只需建立二维模型。本研究涉及热结构耦合，选Ｐｌａｎｅｌ３单元，ｌ（３选择Ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃ。接触单元Ｔａｒｇｅｌ６９和Ｃｏｎｔａｃｔｌ７２，采用面一面接触，柔体．柔体接触；接触考虑摩擦，选非对称矩阵；采用直接求解器（稀疏ｓｐａｒｓｅｄｉｒｅｃｔ）；打开自动时间步长和线性搜索，牛顿一拉普森选项设置成ＦＵＬＬ。本文共两个载荷步。第１个载荷步是装配情况的有限元分析，第２个载荷步是工况下的有限元分析。在载荷步中由于过盈联接是非线性接触，为使结果更加精确，子步设置２０，最大子步１０００，最小子步５。３．２后处理结果分析

图４—９是静环和静环座在最小过盈量和最大过盈量下的应力场和温度场。图４和图５是装配等效应力，图６和图７是工况下等效应力，图８、９是工况下温度场分布。

图４最小过盈量装配等效应力

图５最大过盈量装配等效应力

图６最小过盈量工况等效应力

图７

最大过盈量工况等效应力

　万方数据

５７８

化工机械

２００９年

图８

最小过盈量工况温度场

可以减小应力。

４．２静环的尖角处应力较大，此处结构应加以改进。

４．３密封端面温度较高，密封端面的外侧由于流体少，散热不好，温度高，最好在密封端面外径处加强冲洗。

４．４

最大直径过盈量的密封端面温度高达

１３０。（２（图９），因此，计算得到的最大直径过盈量

０．８２２ｍｍ不满足实际工况的需要。

２

３４

图９最大过盈量工况温度场

三．１结冀配预应力的最大值出现在静环座结合面

５

４．１

装配预应力的最大值出现在静环座结合面

的内径上端，工况下的最大应力出现在静环座结合面内径的下端，说明在静环座内径上端加凸缘

参考文献

徐灏．机械设计手册（第３卷）。北京：机械工业出版社，１９９２

廖和滨．机械密封环温度场／应力场的数值模拟及实验研究：［硕士论文］．福州：福州大学，２００５

杨世铭，陶文铨．传热学．北京：高等教育出版社，２００６程建辉，葛培琪，刘鸣．机械密封环温度场的有限元分析与试验研究．山东大学学报（工学版），２００２，３２（４）：

３８５—３８８

朱学明，刘正林，朱汉华等．机械密封环热．结构耦合分析研究．武汉理工大学学报，２００５，２９（２）：１９８～２０１

（收稿１３期：２００９－０５－０６，修回１３期：２００９－ｌｌ－２３）

ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＴｈｅｒｍａｌ

ＳｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅＩｎｌａｉｄＳｅａｌＲｉｎｇｓ

ＬＩＪｉｅ，ＣＡＩＪｉｎｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＱｉｕｘｉａｎｇ，ＬＩＳｈｕａｎｇｘｉ

（＆彬ｎｇ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｒｉｎｇ，１０００２９，Ｃｈｉｎａ）

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Ｔｈｅｆｉｔｒａｎｇｅｏｆ

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Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ

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Ｓｔｒｅｓｓ，ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ

《化工机械》合订本消息

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械》编辑部（收款人：张志远），邮编：７３００６０。请在附言栏内说明书名及所需册数。另外，尚有少量１９９５年（５０元）、１９９６年（５０元）、１９９７年（５０元）、１９９８年（６０元）、１９９９年（印元）、２０００年（６０元）、２００１年（７０元）、２００２年（７０元）、２００３年（７０元）、２００４年（７０元）、２００５年（７０元）、２００６年（７０元）及２００７年（７０元）合订本，如需购买，请按上述地址和汇款方法邮购。

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万方数据

镶装式密封环热应力的有限元分析

作者：李婕，蔡纪宁，张秋翔，李双喜， LI Jie， CAI Jining， ZHANG Qiuxiang， LI Shuangxi

作者单位：北京化工大学

刊名：

化工机械

英文刊名：CHEMICAL ENGINEERING & MACHINERY

年，卷(期)：2009,36(6)

参考文献(5条)

1.朱学明;刘正林;朱汉华机械密封环热-结构耦合分析研究[期刊论文]-武汉理工大学学报 2005(02)

2.程建辉;葛培琪;刘鸣机械密封环温度场的有限元分析与试验研究[期刊论文]-山东大学学报(工学版) 2002(04)

3.杨世铭;陶文铨传热学 2006

4.廖和滨机械密封环温度场/应力场的数值模拟及实验研究 2005

5.徐灏机械设计手册 1992

本文链接：https://www.360docs.net/doc/5c2040590.html,/Periodical_hgjx200906013.aspx