船舶艉軸密封變形控制技術(shù)與試驗研究.pdf

1、船舶艉軸機械密封裝置是船舶艉軸推進(jìn)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，被廣泛應(yīng)用在螺旋槳開放式水潤滑密封系統(tǒng)中。艉軸密封主要用來防止海水從艉軸處流入船艙之內(nèi)，其穩(wěn)定運行是船舶正常推進(jìn)乃至船員人身安全的重要保障。導(dǎo)致艉軸密封過早失效的原因有很多，其中端面溫度過高、接觸端面變形是導(dǎo)致密封提前失效的兩大主要原因，也是解決艉軸密封過早失效的關(guān)鍵問題。本文主要針對這兩個問題進(jìn)行研究，主要工作與結(jié)論如下:
　　1、基于ANSYS有限元分析軟件，對橡膠與硬質(zhì)合

2、金材料配對的內(nèi)漏式艉軸密封進(jìn)行了力變形、熱變形以及耦合變形的計算與分析。研究得出:耦合變形不是力變形與熱變形的簡單疊加;對于橡膠等彈性模量較小的材料與硬質(zhì)合金配對的艉軸密封而言，力變形為主要的變形形式。
　　2、考慮初始介質(zhì)壓力產(chǎn)生的密封接觸端面變形，對密封環(huán)溫度分布進(jìn)行了計算與分析。結(jié)果表明:初始介質(zhì)壓力使得兩密封環(huán)接觸端面間產(chǎn)生非接觸的錐形間隙，減小了兩密封環(huán)的實際接觸寬度，增大了端面接觸壓力;考慮錐形間隙區(qū)域介質(zhì)對密封環(huán)端面

3、的散熱作用，最高溫度產(chǎn)生在靠近端面變形后實際接觸的內(nèi)徑位置。
　　3、對船舶艉軸密封在不同結(jié)構(gòu)、介質(zhì)壓力下的接觸端面變形進(jìn)行了計算分析。得出在結(jié)構(gòu)與介質(zhì)壓力綜合影響下艉軸密封達(dá)到最佳密封性能的工況條件;提出橡膠與硬質(zhì)合金配對艉軸密封適合小噸位任意轉(zhuǎn)速的船舶使用。
　　4、改善了材料配對并優(yōu)化了密封環(huán)整體結(jié)構(gòu)，并對新型密封端面變形進(jìn)行了有限元分析。分析表明:對于碳石墨與硬質(zhì)合金材料配對的艉軸密封，熱變形是主要變形形式。采用力變