挤压成型金属波纹管机械密封结构的优化设计.pdf

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1、2010年第38卷第6期流体机械17文章编号：1005----0329(2010)06—0017—O4挤压成型金属波纹管机械密封结构的优化设计梁文元，蔡纪宁，李双喜，欧淑红(1．北京化工大学，北京100029；2．中石油东北炼化工程有限公司吉林机械制造分公司，吉林吉林132022)摘要：通过对挤压成型金属波纹管机械密封的动环进行理论分析，选取合理的机械密封结构尺寸，建立优化模型。运用ANSYS有限元计算软件的APDL参数化编程进行分析，并对其进行优化设计，为挤压成型金属波纹管机械密封的设计提供了一种理论计算方法，

2、为以后的设计提供参考。关键词：波纹管；机械密封；挤压成型；优化设计中图分类号：TH136文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．06．004OptimalDesignofConstructionforMetalBellowsMechanicalSealsbyExtrudedFormingLIANGWen—yuan，CAIJi—ning’，LIShuang—xiOUShu—hong，(1．BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beiji

3、ng100029，China；2．PetroChinaNortheastRefining&ChemicalEngineeringCo．，Ltd．JilinMachineryManufactureBranch，Jilin132022，China)Abstract：Throughtheoreticalanalysisofthefloatedringofmetalbellowsmechanicalseals，areasonablesizesofthemechani—calsealstructurewerechosena

4、ndtheoptimalmodelofthemetalbellowswereestablished．Thesizesofthemetalbellows，whichwerecreatedbyAPDLparameterprogramming，wereoptimizedbyusingfiniteelementanalysissoftwareANSYS．Theresuhspro—videatheoreticalcalculationmethodforthedesignofmetalbellowsmechanicalsea

5、lsbyextrudedformingandsomereferenceforthefuturedesign．Keywords：bellows；mechanicalseals；extrudedforming；optimaldesign1前言杂质阻塞波片之间的间隙，而影响波纹管的浮动性，在结焦、结晶的介质中经常用到，同时挤压成机械密封又称端面密封，为旋转轴用动密封，型的金属波纹管没有环焊缝，不会在低温情况下是靠一对或几对垂直于轴作相对滑动的端面在流因焊缝的疲劳强度下降，容易使焊缝开裂，使密封体压力和补偿机构的弹力作用

6、下保持接合并配以失效。正因挤压成型金属波纹管机械密封的诸多辅助密封而达到阻漏的轴封装置。随着科技的进特点，能够设计出合理的挤压成型金属波纹管机步和发展，机械密封应用的工况也变得越来越苛械密封是非常重要的¨。。刻，像一些高温或腐蚀介质场合，而在这些工作条件下，最初普通的弹簧式机械密封很难满足要求。2挤压成型金属波纹管机械密封的结构理论为了适应现代化大生产的需要，挤压成型金属波纹管机械密封成为近年来较为先进的一种接触型挤压成型金属波纹管机械密封的动环受力见机械密封装置。挤压成型金属波纹管机械密封将图1，其中F为密封端

7、面的液膜反力，F为波纹辅助密封圈的滑动结构改为静密封结构，不仅消管弹性力，F为密封介质作用力，F为密封端面除了一个动密封点，同时消除了动环辅助密封圈流体压力。因此密封动环的合力表示为：所产生的迟滞作用。挤压成型的金属波纹管在其F=Fs+F1一F成型后，波距大，波形圆滑而且没有死角，不会因收稿日期：2O102__05修稿日期：2O10__03_2418FLUIDMACHINERYVo1．38，No．6，2010封端面处施加一定的端面比压，在实际应用中，为了获得端面比压，则在机械密封制造安装时给予一定的压缩量，结合波

8、纹管的刚性达到施加端面比压的功能。3波纹管机械密封优化数学模型的建立图1波纹管机械密封动环受力挤压成型金属波纹管机械密封中的波纹管材如果密封端面的面积为5，而=p、料一般选用有一定弹性且有一定耐腐蚀性的OCrl8Ni9不锈钢材料，它在150℃以下的应力强FSs-Ps'~、≥度S，=137MPa。选取实际有代表性的轴径d为40ram的挤压成型金属波纹管机械密封，其初始则有：