手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
齒嚙式快開容器可分為帶平封頭的、帶凸形封頭的。其中帶凸形封頭的主要用于中、低壓壓力容器，工作壓力一般在0.8～6.4MPa之間，工作溫度在200℃左右。齒嚙式快開結構法蘭密封多采用Y形橡膠密封圈，Y形圈的密封性能對齒嚙式快開容器的安全運行具有重要影響。隨著計算機技術的發展，有限元分析技術被運用于橡膠密封圈的研究，諶彪等利用ANSYS分析了不同工作壓力下Y形密封圈的Von-Mises應力和接觸應力分布，并預測了Y形密封圈可能出現裂紋的位置；Manfred Achenbach利用計算機仿真預測了密封圈不同環境下的使用壽命；谷云慶等利用數值模擬分析了壓縮量及密封圈表面仿生凹坑對密封性能的影響。目前大多數的研究都集中液壓元件密封圈密封性能的有限元分析。本文采用有限元分析方法對齒嚙式快開壓力容器密封圈進行數值模擬，分別研究了壓力容器不同內壓、法蘭間隙以及工作溫度對密封圈密封性能的影響。
齒嚙式快開裝置的密封結構如圖所示。密封槽開在筒體法蘭上，接觸面1為密封槽內側面與Y形圈接觸面、接觸面2為密封槽外側面與Y形圈接觸面、接觸面3為封頭法蘭與Y形圈接觸面，如圖2所示。根據密封結構的軸對稱特點，選取Y形密封圈的一個二維截面進行分析，其截面主要尺寸H=2mm，θ=80°，如圖所示，其中。筒體法蘭、封頭法蘭及橡膠密封圈均采用二維實體單元plane183、自由網格劃分。
有限元分析采用ANSYS軟件，容器材料為Q345R，其彈性模量E=209GPa，泊松比γ=0.3；密封圈材料近似為不可壓縮的超彈材料，密封圈材質為丁腈橡膠（NBR），硬度為IRHD85（國際橡膠硬度等級），線膨脹系數為1.2x10-4。橡膠材料模型采用Mooney-Rivlin模型函數更貼近橡膠材料的真實特性且被大量的實驗驗證，其應變能偏量部分有關的材料常數C10和C01可由實驗獲得的經驗公式根據橡膠材料的硬度計算得出分別為1.87和0.47，該橡膠材料許用剪切強度為4.6MPa。
選取密封槽及封頭法蘭表面為目標面，密封圈表面為接觸面。模型中的接觸對由接觸單元conta172和目標單元targe169配對組成。
齒嚙式快開裝置密封系統Y形密封圈Y唇朝向密封槽內側，在無內壓時，密封圈依靠密封唇尖變形產生的接觸壓力形成初始密封，在升壓的過程中密封腔與外供介質源相通，在工作階段，將密封槽與釜體內腔相通，起到自封自緊作用。
根據齒嚙式壓力容器工作原理，對Y形圈施加以下邊界條件：
1）對密封圈左側封頭法蘭施加固定約束，對密封圈上下兩側密封槽施加左右方向的固定約束；為使得如圖3中密封槽恢復到實際寬度，對密封圈上側密封槽施加-1.25mm的位移載荷，對密封圈下側密封槽施加1.25mm的位移載荷。
2）密封槽內腔施加相應的內壓載荷之后再對密封圈內側裸露面施加相應的內壓載荷。
利用有限元軟件ANSYS對Y形密封圈進行有限元分析，得出相應的接觸壓力、Von-Mises應力分布。Von-Mises應力反映了截面上各主應力差值的大小，一般來說，Von-Mises應力越大，越會加速橡膠材料的松弛，造成剛度下降，容易出現裂紋。接觸應力大于或等于工作內壓載荷是Y形密封圈保證密封能力的必要條件，因此接觸應力是密封失效判據的首要條件。
專業從事機械產品設計│有限元分析│CAE分析│結構優化│技術服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司m.hldzczs.com.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！