| 题名 | 不同温度下活塞杆帽式密封结构静动态数值模拟研究 |
| 作者 | 李东轩 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 龚俊 |
| 关键词 | 帽式组合密封 静密封 动密封 工况因素 温度 密封性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 斯特林发动机活塞杆密封性能的好坏严重制约了碟式太阳能发电的推广。本文以斯特林机活塞杆帽式密封为研究对象,以温度对其密封性能的影响为出发点,探究帽式组合密封在不同温度下的静、动态密封性能;再结合帽式密封实际应用工况,揭示了工况因素对帽式密封的影响规律,为活塞杆密封性能的提高提供了理论依据和科学指导。本文采用理论研究、数值模拟与试验验证相结合的研究方法。首先,从帽式密封机理出发,分析了活塞杆帽式组合密封的静态和动态密封原理,获悉了达到静动态密封的条件;从理论层面分析了工况因素对帽式密封的影响机理,为后期仿真模拟和试验研究奠定了理论基础。其次,通过建立帽式密封有限元模型,在不同温度下进行了静动态密封性能分析。基于帽式密封结构和材料的研究,通过力学分析及温度场分析,利用有限元软件ABAQUS建立了帽式密封有限元模型;模拟帽式密封的实际应用工况,在停机静态(20℃)和工作稳态(120℃)工况下,展开温度对帽式密封静动态密封性能的数值模拟研究;分析了各密封件的应力分布和变化规律,获得了不同温度对密封性能的影响。再次,对预压缩率、工质压力、往复速度和摩擦因数的影响展开了数值模拟研究。以帽式密封结构的最大Von Mises应力和接触应力为分析标准,研究了不同工况下的影响规律,绘制了各影响因素对帽式密封的影响曲线;最后,立足帽式密封的失效形式和实际应用,指出预压缩率和工质压力对帽式密封影响较大,减小摩擦因数和往复速度有益于延长使用寿命。最后,搭建活塞杆密封试验台验证了仿真分析结果。通过制备多组帽式密封样件进行试验,分析了不同顶腔压力和往复速度下的磨损状态和泄漏量。对比仿真温升和试验温升变化,探讨了帽式密封在不同工作温度与顶腔压力的变化关系。综上所述,通过理论研究与试验验证,温度对帽式密封性能的影响较大,常温时,静态密封性能较好,高温时,稳态动密封性能较优;工况因素的研究表明:随压力的增大,C环的径向磨损量变大,泄漏变大,密封失效加快;随速度的增大,磨损量变大,密封寿命缩短;高的环境温度温升快于室温,20℃时,密封系统在10min内达到热平衡,而120℃时,6min内达到平衡。总之,掌握温升的快慢和热平衡的时间,了解温度与各工况因素的影响规律对控制密封性能和减小摩擦磨损,预测密封寿命具有重要意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 76 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94817]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李东轩. 不同温度下活塞杆帽式密封结构静动态数值模拟研究[D]. 2019. |
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