海洋科学考察船侧推筒体封盖轴密封性能研究

摘要

为了解决水噪声干扰问题,在海洋科学综合考察船侧推筒体的两端装有侧推封盖,海洋科学考察船筒体侧推封盖密封结构是侧推封盖装置最重要的部分。该密封的特点是:密封位置相对水线的高度经常变动,引起密封圈和轴的接触压力变化;封盖装置在安装时由于焊接会发生变形,使得轴装上后会出现一定的偏心;海水冲击封盖板和侧推系统工作均会引起轴的径向振动。因此研究侧推封盖密封性能有重要意义。
　　本文设计了无骨架带弹簧密封圈,运用有限元软件ANSYS对其进行数值分析,并且设计了密封实验台,进行了密封实验。主要完成的工作如下:
　　1、根据侧推封盖密封特点,设计了无骨架带弹簧密封圈。通过简化密封圈模型,推导出轴偏心情况下,密封圈上最小单位周长径向力公式,求得了不同偏心时的最小单位周长径向力;
　　2、利用ANSYS软件对设计的密封圈进行了求解建模,包括网格划分、求解模型、边界条件设置、求解参数设置等,求得了轴无偏心情况下,密封圈与轴的接触压力及接触宽度,进一步求得了单位周长径向力;另外通过简化模型,模拟了由于轴偏心使密封圈腰部变形,产生的径向力;
　　3、根据侧推封盖密封系统设计了密封实验台,并进行了密封实验。实验表明,轴的偏心量小于1.0mm时,密封状况良好;当轴的偏心量大于1.35mm,密封失效;偏心量小于1.0mm时,轴表面粗糙度对密封性能没影响,偏心量超过1.0mm时,轴表面粗糙度越小密封性能越好;弹簧对密封性能有一定的影响;
　　根据理论分析、仿真结果和实验数据以及橡胶工业手册提供的对密封圈径向力参考值,得到了结论:封盖轴偏心量在0~0.6mm范围内,单位周长径向力大于0.11N?mm?,密封效果良好。这为海洋科学考察船侧推轴密封结构的设计提供了参考。

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第一章 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 本章小结

第二章 密封圈结构设计

2.1 侧推封盖装置密封系统

2.2 侧推封盖密封圈结构设计

2.3 本章小结

第三章 密封圈密封性能的仿真研究

3.1 密封圈有限元模型的建立

3.2 数值模拟结果与分析

3.3 本章小结

第四章 密封圈密封性能的实验研究

4.1 实验装置的组成

4.2 实验原理

4.3 实验步骤

4.4 实验结果分析

4.5 本章总结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表论文目录

附录B 密封实验报告