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摘要:眾所周知,所有的機(jī)械都需要應(yīng)用到機(jī)械密封這一元件,機(jī)械密封元件雖然較小但是卻對(duì)機(jī)械壽命有著重要的影響作用,因?yàn)槠淠軌驔Q定機(jī)械使用的可靠性以及安全耐久性??梢哉f(shuō)密封技術(shù)并非是當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)之一,但是卻是機(jī)械不能缺少的重要技術(shù),而通常密封元件建立在密封環(huán)基礎(chǔ)之上,本文將通過(guò)AWE軟件(即有限元分析軟件)展開(kāi)對(duì)密封環(huán)良好設(shè)計(jì),一方面通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)精度良好提升,另一方面也對(duì)新機(jī)械設(shè)備的研發(fā)起到輔助作用。
關(guān)鍵詞:機(jī)械密封;密封環(huán);優(yōu)化設(shè)計(jì)
0前言
一般來(lái)講密封環(huán)是機(jī)械密封這一元件重要零部件,能夠?qū)C(jī)械密封實(shí)際效果產(chǎn)生直接影響,而如果是密封面在溫度改變或者是壓力變化之下也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的氣密性降低或者是密封環(huán)變形狀況,最終導(dǎo)致機(jī)械密封失效。以往設(shè)計(jì)師對(duì)于密封環(huán)的設(shè)計(jì)依托的是自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及力學(xué)公式,對(duì)密封環(huán)結(jié)構(gòu)予以手工形式的不斷調(diào)整,調(diào)整完畢后展開(kāi)試驗(yàn),試驗(yàn)完畢后還要再調(diào)整改進(jìn),可以說(shuō)耗時(shí)耗力。而隨著現(xiàn)今科技發(fā)展以及技術(shù)更新,AWE軟件則實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用,眾多的設(shè)計(jì)者依托AWE軟件來(lái)簡(jiǎn)化密封環(huán)試驗(yàn)環(huán)節(jié),減少不必要重復(fù)試驗(yàn)。
1初探AWE軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)介紹
AWE軟件現(xiàn)今已經(jīng)被眾多領(lǐng)域所廣泛應(yīng)用,從AWE軟件本質(zhì)上講,其將優(yōu)化以及仿真和相應(yīng)的設(shè)計(jì)良好融合在一起,包含重要的設(shè)計(jì)模塊以及分析模塊和相應(yīng)的建模模塊,而本文則重點(diǎn)研究的是AWE軟件的設(shè)計(jì)模塊。從設(shè)計(jì)模塊來(lái)講,主要是探尋一種最優(yōu)化的設(shè)計(jì)技術(shù)或者是設(shè)計(jì)方案,這對(duì)于當(dāng)前眾多機(jī)械產(chǎn)品方面的形狀設(shè)計(jì)將產(chǎn)生關(guān)鍵影響作用,一些研究者依托參數(shù)技術(shù)構(gòu)建設(shè)計(jì)仿真環(huán)境,在滿足設(shè)計(jì)約束函數(shù)基礎(chǔ)之上進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)予以不斷調(diào)整并最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)相應(yīng)極值的獲取,由此也就得到了設(shè)計(jì)上的最優(yōu)方案。其中目標(biāo)函數(shù)將結(jié)構(gòu)響應(yīng)方面參數(shù)包含在內(nèi),如最大變形參數(shù)以及最小壽命參數(shù)以及相應(yīng)最大應(yīng)力、質(zhì)量等方面參數(shù);設(shè)計(jì)變量則主要是講材料性能參數(shù)以及幾何尺寸參數(shù)等包含在內(nèi);約束函數(shù)則是將限制最大變形以及限制最大應(yīng)力包含在內(nèi)。而所有的參數(shù)處于仿真環(huán)境中可以是結(jié)構(gòu)形式,也可以是幾何參數(shù),還可以是邊界條件等等[1]。而設(shè)計(jì)模塊展開(kāi)對(duì)密封環(huán)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要是具備三個(gè)前提:其一是密封環(huán)系列零件有著相似外形輪廓,如相同尺寸大小或者是相似相關(guān)零件結(jié)構(gòu)。其二是密封環(huán)特征尺寸可以和設(shè)計(jì)參數(shù)建立起緊密的內(nèi)在關(guān)系,在參數(shù)值產(chǎn)生一定的改變的時(shí)候也可以模擬密封環(huán)驅(qū)動(dòng)模型。其三是能夠依托零件尺寸的實(shí)際調(diào)整變化對(duì)密封環(huán)實(shí)際性能起到改善作用[2]。
2探析AWE軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)程序
(1)分析密封環(huán)零件。在對(duì)密封環(huán)予以優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中首先需要分析其零件,在分析的基礎(chǔ)上構(gòu)建幾何模塊并進(jìn)行模型參數(shù)的設(shè)置,之后將設(shè)置的參數(shù)導(dǎo)入AWE軟件之中予以分析。具體以釜用機(jī)械來(lái)講,其密封面常常會(huì)在外界壓力實(shí)際作用之下出現(xiàn)一定的變形,也就是說(shuō)其中密封靜環(huán)以及密封動(dòng)環(huán)產(chǎn)生了一定的變形,由此機(jī)械中也會(huì)形成一定的發(fā)散間隙,這些發(fā)散間隙從外徑延續(xù)到內(nèi)徑之中,如果是密封面產(chǎn)生較大變形密封效果也會(huì)有著較大的改變。設(shè)計(jì)密封環(huán)其實(shí)歸根結(jié)底是優(yōu)化密封面或者說(shuō)是控制密封面不出現(xiàn)變形。站在密封面受力層面上講,需要將密封面所承受的壓力平衡予以重點(diǎn)考慮,由此回避密封面變形或者是密封面移位等造成的密封失效狀況。釜用機(jī)械密封面多由碳化硅材質(zhì)動(dòng)環(huán)構(gòu)成,有著粗壯的結(jié)構(gòu)同時(shí)具備較高彈性模量,依托AWE軟件分析其零件能夠發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封面有效較小變形,基本上不影響其作用的發(fā)揮,而密封內(nèi)環(huán)則是由石墨材質(zhì)構(gòu)成,具備較小的彈性模量,而這也是該機(jī)械出現(xiàn)一定密封面變形的重要原因.(2)建立模型并劃分網(wǎng)格。依托AWE軟件建立設(shè)計(jì)模型,而設(shè)計(jì)模型建立原則為提升密封環(huán)密封精度,建立模型需要考慮以下三方面內(nèi)容:其一是釜用機(jī)械主要是密封靜環(huán)出現(xiàn)一定變形,因此只需要研究密封靜環(huán)即可;其二是密封靜環(huán)無(wú)論是邊界條件還是相應(yīng)的幾何形狀均具備對(duì)稱性,因此可以展開(kāi)有效的二維分析;其三是建模應(yīng)用密封靜環(huán)實(shí)際縱截面即可。由于受到O形圈以及相應(yīng)軸徑實(shí)際尺寸方面限制進(jìn)而劃分出固定零件尺寸以及變化零件尺寸,一般固零件尺寸不會(huì)對(duì)密封靜環(huán)產(chǎn)生變形影響,而變化零件尺寸即可變參數(shù)則常常對(duì)密封靜環(huán)形成變形影響,在建立設(shè)計(jì)模型之后就需要智能化的良好劃分網(wǎng)格,依據(jù)釜用機(jī)械密封結(jié)構(gòu),其網(wǎng)格劃分為眾多的單元以及節(jié)點(diǎn),(3)優(yōu)化變形參數(shù)。在依托AWE軟件建立設(shè)計(jì)模型并劃分網(wǎng)格之后就需要優(yōu)化密封靜環(huán)變形參數(shù),AWE軟件能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)模型中的變形參數(shù)統(tǒng)計(jì)出來(lái),之后和正常釜用機(jī)械密封靜環(huán)參數(shù)予以比對(duì),調(diào)整變形密封靜環(huán)實(shí)際參數(shù),促使其接近標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)或者是和正常機(jī)械密封靜環(huán)參數(shù)相同。由此促使釜用機(jī)械在仿真模擬環(huán)境之下實(shí)現(xiàn)密封實(shí)際精度的提升,為釜用機(jī)械強(qiáng)化密封效果奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。
3結(jié)語(yǔ)
綜上分析可知,時(shí)展以及社會(huì)更新,機(jī)械設(shè)備密封性成為了大眾關(guān)注的焦點(diǎn),因?yàn)橛捎跈C(jī)械密封性差會(huì)引起一定的經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡,由此當(dāng)前眾多的研究學(xué)者開(kāi)始關(guān)注機(jī)械設(shè)備密封性,而一些機(jī)械設(shè)計(jì)師更是對(duì)密封環(huán)依托AWE軟件予以了良好優(yōu)化設(shè)計(jì),而建立在AWE軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)密封環(huán)基礎(chǔ)之上則最可以將密封環(huán)設(shè)計(jì)周期大大縮短。本文將對(duì)機(jī)械密封起著重要影響作用的密封環(huán)設(shè)計(jì)作為研究核心,期望為密封環(huán)方面的研究提供理論上的參考依據(jù),更旨在為未來(lái)機(jī)械密封的優(yōu)化獻(xiàn)出自己的一份研究力量。
參考文獻(xiàn):
[1]溫慶豐,劉瑩,黃偉峰,索雙富,劉向鋒,王玉明.機(jī)械密封端面材料WC-Ni硬質(zhì)合金的研究進(jìn)展[J].粉末冶金材料科學(xué)與工程,2011(01):1-6.
[2]周平,戴恒震,金洙吉,王宇,康仁科,郭東明.周向波度密封環(huán)預(yù)變形平面研磨加工中的變形分析[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2015(11):171-176.
[3]雷征,劉志讓,陳建華,付平.高壓補(bǔ)燃液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)彈性金屬密封技術(shù)探討[J].火箭推進(jìn),2014(03):7-15.
作者:王玉 苗岐 單位:一拖(洛陽(yáng))柴油機(jī)有限公司