论文摘要
垫片密封是指容器、管道等的连接件和垫片组成的一种密封结构,其中垫片是最主要的密封元件。本文通过分析国内外垫片的研究进展,与目前提出的高压垫片密封要求进行对比,总结出了目前我国高压垫片使用中所存在的不足。针对这种现状,本文对垫片密封机理尤其是高压密封进行分析研究,并结合各种垫片结构的优缺点,对其进行优化组合,得出了一种压缩回弹和密封性能好、耐压且适合压力波动场合的新型高压半自紧垫片结构。通过理论推导、正交设计及数值模拟对垫片的各个部分进行了结构设计,由现有理论公式推导出了垫片各部分的应力变形计算公式;由正交试验设计得出了一系列金属骨架的结构尺寸,并运用ANSYS模拟了各种金属骨架的受力变形情况,得出了理论上较为符合设计条件的金属骨架结构。通过试验对所设计垫片的压缩回弹性能和密封性能进行研究,压缩回弹性能试验研究证明此垫片的压缩回弹率均达到了国家技术要求,且经过对比分析发现,新型垫片的压缩回弹率最好,能承受较高的压紧应力,且在较高压紧应力下可以二次利用;密封性能试验研究证明此垫片的允许泄漏率远远超过国家技术要求,在中低压工况下采用20MPa的组装应力就能充分满足密封要求,且通过试验结果的对比分析发现,所设计新型垫片的密封性能要好于波齿复合垫的,在较低的预紧应力下就能起到较好的密封效果,且泄漏率随介质压力的变化曲线比较平缓,具有自紧功能,较适合压力波动的场合。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题背景1.2 研究现状及进展1.2.1 材料开发1.2.2 垫片结构1.2.3 性能研究1.2.4 系统分析方法1.3 论文研究内容第二章 高压密封结构及机理2.1 密封原理2.2 微观密封过程2.2.1 加载过程2.2.2 卸载过程2.3 高压密封2.3.1 强制密封2.3.2 自紧式密封2.3.3 半自紧密封2.4 新型高压半自紧垫片密封2.4.1 垫片密封结构2.4.2 垫片密封机理2.5 小结第三章 新型高压半自紧垫片理论研究3.1 空心金属“O”形环部分3.1.1 基本假设3.1.2 力学模型3.1.3 应力变形计算3.1.4 压扁度η的计算3.2 波齿复合部分3.2.1 基本假设3.2.2 力学模型3.2.3 应力变形计算3.3 组合整体3.4 挤压强度校核3.5 小结第四章 新型高压半自紧垫片的结构设计4.1 新型垫片总体结构尺寸的设计4.2 空心金属“O”形环部分的结构尺寸设计4.3 波齿复合部分的结构设计4.3.1 金属骨架的正交设计4.3.2 金属骨架的数值模拟4.3.3 石墨板材的设计选择4.3.4 波齿复合部分的挤压强度校核4.4 小结第五章 压缩回弹性能试验研究5.1 试验原理5.2 试验装置5.2.1 加载系统5.2.2 微机数据采集与控制系统5.3 试验条件及方法5.3.1 试验条件5.3.2 试验方法5.4 试验结果与分析5.4.1 试验结果5.4.2 试验分析5.5 试验结论第六章 密封性能试验6.1 试验目的及方法6.1.1 试验目的6.1.2 试验方法6.2 试验装置6.2.1 试验法兰6.2.2 垫片加载系统6.2.3 试验介质给定系统6.2.4 数据采集系统6.2.5 数据处理系统6.3 试验步骤及注意事项6.3.1 试验步骤6.3.2 注意事项6.4 试验结果与分析6.4.1 垫片表面应力计算6.4.2 试验结果与处理6.4.3 试验对比分析6.5 试验结论结论1. 总结2. 展望参考文献附录Ⅰ各种金属骨架的应力变形云图攻读硕士学位期间取得的学术成果致谢
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