斜圈弹簧作机械密封弹性元件的疲劳寿命分析

摘要

机械密封是一种安全可靠的密封结构形式。随着工业技术的发展，机械密封的应用范围也越来越广泛，市场需求量也逐渐增加，特别是在航空航天等领域，对机械密封的使用寿命和适应能力提出了更高的要求。斜圈弹簧作为机械密封中核心的零件之一，它的使用寿命直接关系到整个机械密封正常工作的稳定性，提高斜圈弹簧的使用寿命和可靠性是非常必要的。因此，本文针对斜圈弹簧PTFE密封圈结构特点和应用背景，对斜圈弹簧进行了系统的疲劳寿命分析。
　　本研究主要内容包括：⑴将斜圈弹簧PTFE密封圈应用在内啮合齿轮泵为背景，确定斜圈弹簧为研究对象，推导出了齿轮轴产生径向力计算公式，并求出了齿轮轴产生的最大和最小径向力值，以及径向力随旋转角度变化的规律。并且绘制出了齿轮轴在受到最大径向力时挠度的变化曲线。⑵将齿轮轴简化为一个简支梁力学模型，针对齿轮轴挠度变化，求出了随齿轮轴旋转产生的径向力的值和变化规律，确定了作用在斜圈弹簧PTFE密封圈上的径向力来源，以及密封圈内斜圈弹簧的受力特点。⑶建立斜圈弹簧空间曲线的参数方程，借助数学软件Matlab和三维建模软件Solidworks，建立斜圈弹簧的三维实体模型，并导入到Ansys软件中，确定了斜圈弹簧有限元分析模型的边界条件。⑷在已建立的有限元分析模型基础上，根据斜圈弹簧PTFE密封圈在齿轮轴上受到的径向力的特征，采用Ansys软件疲劳分析模块，对斜圈弹簧进行疲劳寿命的分析，估算出了斜圈弹簧的疲劳寿命，分析了影响斜圈弹簧寿命的主要因素。

目录

1绪论

1.1论文研究背景与意义

1.2国内外研究进展

1.3研究目的和意义

1.4本文主要研究的内容

2.1引言

2.2 机械密封中弹性补偿元件的主要功能

2.3弹簧特性及其变形分析

2.4 斜圈弹簧的应用领域

2.5斜圈弹簧的材料和制造方法

2.6 本章小结

3.1引言

3.2内啮合齿轮泵工作原理及密封圈结构特点

3.3齿轮泵中径向力的产生来源

3.4斜圈弹簧PTFE密封圈受径向力的分析

3.5机械密封的失效分析

3.6本章小结

4疲劳分析理论及疲劳寿命计算方法

4.1引言

4.2疲劳破坏机理

4.3疲劳累积损伤理论

4.4疲劳寿命的计算方法

4.5影响零件结构疲劳寿命的因素

4.6本章小结

5.1引言

5.2斜圈弹簧空间曲线参数方程的建立

5.3斜圈弹簧实体模型建立

5.4斜圈弹簧三维实体模型网格划分

5.5斜圈弹簧三维模型边界条件的确定

5.6本章小结

6基于ANSYS的斜圈弹簧疲劳寿命分析

6.1引言

6.2确定斜圈弹簧材料的S-N曲线

6.3疲劳载荷谱的确定

6.4确定斜圈弹簧的危险点

6.5疲劳寿命的估算

6.6本章小结

7总结与展望

7.1全文总结

7.2展望

致谢

参考文献

在校学习期间所发表的论文和获得专利情况