关键词：机械密封;;金属波纹管;;动态特性;;疲劳特性;;耦合分析
摘 要：随着科学技术的发展和对环保质量的要求,机械密封由于其极少的泄漏量和良好的运行稳定性得到了越来越广泛的运用,被大量用于各类旋转机械中。金属波纹管由于其具有适用能力强和追随性好的特点,逐渐受到了人们的关注。机械密封装置在大量的极端工况下使用的愈加频繁,则对机械密封的稳定性提出了更高的要求。在金属波纹管机械密封装置中,金属波纹管起着补偿、减振、降噪的作用,当其出现破裂开裂等情况时,将会造成机械密封装置失效,使得设备损坏,引发介质泄露。为了密封设备的稳定运行和保障环境的清洁和人身的安全,对金属波纹管的研究是必要的。本文以机械密封用金属波纹管为研究对象,针对波纹管动态特性的问题,采用三维建模工具及数值分析对金属波纹管进行了建模和有限元分析。在文章中首先对金属波纹管进行三维建模,分别建立了U型金属波纹管和V型金属波纹管,后利用有限元分析软件,对两种金属波纹管进行分析,得到应力分布和变形分布及固有频率和振型,并得到高速下和静态下的金属波纹管的异同及变化规律;随后进行变速度工况的固有频率分析,选取不同的速度参量,单独分析各速度下金属波纹管的固有频率,得到各阶固有频率对速度的变化规律;通过两种金属波纹管在变速度工况下的力学性能对比,得到了在高参数下两种金属波纹管的特点,并从中选取更适合高参数工况的金属波纹管。通过此研究,为工程师设计高参数金属波纹管提供一定的参考依据。在对金属波纹管施加温度载荷的基础上,再对其进行力学性能的分析,通过结构-热耦合分析,得到了两种金属波纹管在有温度载荷时的变化趋势;并改变温度载荷参数,在不同温差工况下进行结构-热耦合分析,得到了不同温差工况下应力变形和热应变的变化规律;在结构-热耦合分析的基础上,对两种金属波纹管进行疲劳寿命的分析,得到了两种金属波纹管的最小疲劳寿命值和安全系数分布规律;通过对两种类型的金属波纹管在不同温差工况下的应力变形和最小疲劳寿命的对比研究,发现了V型金属波纹管在有温度载荷的工况下表现较好。
内 容：原文可通过湖北省科技信息共享服务平台（http://www.hbstl.org.cn)获取