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1、·机械研究与应用·2014年第5期(第27卷,总第133期)摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇研究与分析*基于ANSYS的大型船舶艉轴密封变形研究112许摇杨,王玉玲,胡小红(青岛理工大学机械工程学院,山东青岛摇266033)摘摇要:在合理的假设条件下,利用有限元分析软件Ansys13.0对特定工况下机械密封的力、热变形分别进行了计算,发现热变形在整体变形中占主导地位。通过对比动环与静环接触端面节点的位移曲线,进一步得出依据软硬规则进行材料配对选取的动静环,两者材料热膨胀系数接近时,动环的热变形为整个密封变形的最重要因素,在保证弹簧补偿力的前提下,应重
2、点考虑如何减小动环的热变形。分析了端面宽度、弹簧压力和转速对密封端面热变形的影响,提出在对密封系统进行优化设计时,不能只考虑单个因素对变形的影响,应该综合考虑,为船舶艉轴密封的优化设计提供理论依据。关键词:艉轴机械密封;变形;端面宽度;有限元法中图分类号:TH136摇摇摇摇摇摇文献标志码:A摇摇摇摇摇摇文章编号:1007-4414(2014)05-0041-04StudyonDeformationFieldofSternShaftMechanicalSealBasedonANSYS112XU摇Yang,WANGYu-ling,HUXiao-hong(Sc
3、hoolofMechanicalEngineering,QingdaoTechnologicalUniversity,QingdaoShandong摇266033,China)Abstract:Undertheconditionofreasonableassumptions,theforcedeformationandthethermaldeformationofmechanicalfacesealsarecalculatedbyusingthefiniteelementanalysissoftwareAnsys13.0,andthenitisfound
4、thatthethermaldeform鄄ationisthedominantfactorinwholedeformation.Onthebasisofsoftandhardrulesofdynamicandstaticringmaterialpai鄄ringselection,asthethermalexpansioncoefficientclosetomovingring,thefactthatthethermaldeformationisthemostim鄄portantfactorinthewholesealingdeformationiscon
5、cludedbycontrastingthedisplacementcurvesofcontactsurfacenodes.Onthepremiseofensuringthespringbalancingforce,weshouldconsiderhowtoreducethethermaldeformationofthemovingring.Theinfluencethatthefacewidth,springpressureandrotatingspeedworkonthethermaldeformationofsealfacesisan鄄alyzed
6、,anditisfoundthatweshouldcomprehensivelyconsidertheinfluenceondeformationinoptimaldesignofthesealingsystem,thusprovideatheoreticalbasisforoptimumdesignofsternshaftsealing.Keywords:stern-shaftmechanicalseal;deformation;facewidth;finiteelementmethod0摇引摇言单元计算了高压离心压缩机活动轴封的力变形,发现[5]近年
7、来,随着船舶业的高速发展,作为船舶主推力变形对机械密封的密封性能影响十分明显。Li进系统关键部件之一的艉轴密封装置也越来越受到采用有限元法对机械密封的热变形进行了计算,发现关注。机械密封因防漏效果好、磨损功耗小和对轴颈热变形能使平直的密封端面沿着径向变形,必须尽量无磨损等优点,使得它在艉轴密封装置中被广泛使减少热变形。除了运用各种方法对变形进行计算外,用,其性能的好坏直接影响船舶的正常运营和经济对于如何减小热变形以及从力、热变形综合考虑角度[1]改善变形的文章不多。笔者运用ANSYS有限元软件性。但在艉轴机械密封的实际运行过程中,常发现密封端面的磨损不均
8、匀,有些地方发生热裂和变对某一型号艉轴密封进行了变形分析计算,得出热变[2]形在
