干气密封参数化设计系统研究

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1、中国石油大学(华东)硕士学位论文系统中的图形库，将设计的初步结果以图形的方式输出：侉改设计输入设计要求．1CAD选择设计方燕■I三维几何造型羽产品模型，●一●t优化工程装配仿真物性设计分析运动仿真分析-N<一毒yII辏描图样文件il转匍CAMl图2一lCAD系统的工作流程Fi92-1FlowchartofCADsystem(3)通过计算机辅助工程分析计算功能对产品进行性能预测、结构分析、工程计算、运动仿真和装配仿真，即利用计算机数值分析求解速度快、效率高的优势，对设计产品的结构和性能指标进行必要的工程分析、计算和仿真；(4)根据计算机显示的结果，设计人员对

2、设计的初步结果作出判断，如果不满意，可以通过人机交互方式进行修改，直至满意为止。修改后的产品设计模型仍存储在CAD系统的数据库中，并可通过绘图机输出设计图和有关文档。从上述过程可以看出，从初始的设计要求到产品设计结果，都是信息的不断产生、修改、交换、存取的过程，在该过程中，设计人员仍起着非常重要的作用。一个优良的CAD系统应能保证不同部门的技术人员能相互交流和共享产品的设计信息，并能够随时观察、编辑修改设计，实施编辑处理，直到获得最佳设计结果。2．2干气密封技术概述干气密封是基于现代流体动压润滑理论的新型非接触式机械密封，通过在密封面间通入气体形成具有一定

3、刚度的气膜来实现密封作用。干气密封由动环、静环、弹簧座、压盖和轴套等组成，如图2．2所示。动环装在弹簧座内，并用弹簧加压，使动环端面紧密贴合在静环端面上。动环依靠传动凹圆的作用随轴同步旋转。在结构上，干气密封与5菩固●崎第二章干气密封参数化设计概述普通机械密封显著不同的是：动、静环密封端面较宽；在动环或静环端面上加工出特殊形状的流体动压槽，如螺旋槽，槽深一般在3～10}tm之_fBqm。图2-2干气密封结构示意图Fi92—2Schematicdrawingofdrygasseal干气密封工作原理可用图2．3来说明。当动环按图示方向旋转时，流体动压槽把外径侧

4、(称之为上游侧)的高压隔离气体在粘性剪切力的作用下泵入密封端面之间，使由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降；因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，迫使在静止状态下保持接触的两端面分离(21。当开启力与闭合力达到平衡后，端面间形成一层气膜，密封保持非接触、无磨损运转，其气膜厚度一般维持在2-31上m。由高压隔离气体所形成的气膜阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。动密静环日下游侧动环图2-3干气密封工作原理．Fi92-3Principleofdrygasseal通常，在下列情况下可以

5、优先考虑采用干气密封：要求密封介质零逸出、密封介质对摩擦温升敏感、要求工艺产品高纯度无污染、泵易抽空丽使密封发生干运转、要求密封辅助系统简易可靠、密封运行维护费用低等【21。首先，应当考虑的是针对具体的密封6中国石油大学(华东)硕士学位论文介质选择与之相容的阻塞气体，可以是氮气、洁净的仪表气或蒸汽等。尽管干气密封无需阻塞气体循环系统和冷却系统，但必须保证现场能够提供稳定可靠的气源，这使得干气密封目前的应用受到了一定的限制。另外，干气密封端面开槽技术也限制了其应用。但是相比较而言，干气密封仍旧是一种密封效果好且应用广泛的非接触式机械密封。2．3CAD技术概述

6、自1946年世界上第一台电子计算机在美国出现后，人们就不断地将计算机技术引入机械设计、制造领域。早在20世纪50年代便首次研制成功数控机床，通过不同的数控程序就可以实现对不同零件的加工。随后，麻省理工学院的伺服机构实验室研究成功用计算机制作数控纸带，实现了NC编程的自动化。在此基础上，人们提出了如下设想：APT程序系统是通过描述走刀轨迹的方法实现计算机辅助数控编程，那么，能不能不描述走刀轨迹，而是直接描述零件本身?由此产生了CAD的最初概念【6j。2．3．1CAD技术发展历程在过去的50多年里，CAD技术经历了从无到有、从二维到三维、从单机设计到网络化协同

7、设计的高速发展过程。美国麻省理工学院(MIT)研制出的类似于示波器的图形设备“旋风1号(WhirlwindI)"可以显示简单图形，而1958年滚筒式绘图仪和平板绘图仪的出现标志着交互式计算机图形学研究的开始，此时，CAD技术处于被动式的图形处理阶段。60年代，随着计算机软硬件技术的发展，在计算机屏幕上绘图变为可行。但此时出现的CAD系统只是极为简单的线框式系统，只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。这种情况一直持续到70年代末期，以后的CAD技术作为一个分支而相对独立、平稳地发展，共经历了四次重大的技术革命。70年代在飞机及汽车制造中遇

8、到了大量的自由曲面问题，当时只能采用多截面视图、特征纬线的方式来近