摘要:采用ANSYS對聚氨酯發(fā)泡機混合器的0形密封圈在不同壓縮量下密封接觸而處的溫度場進(jìn)行了分析根據(jù)分析結(jié)果確定了合適的壓縮量和密封溝槽的尺寸結(jié)果表明:壓縮量為$%時，密封接觸而的溫度滿足使用要求

 

　　聚氨酯發(fā)泡劑經(jīng)過齒輪泵后具有一定的壓力，到達(dá)混合器內(nèi)會在壓力的作用下沿聯(lián)結(jié)攪拌花鼓的軸套桿泄漏，因此必須對混合器采取密封措施.由于混合器轉(zhuǎn)速高潤滑條件差、以及發(fā)泡劑在密封處結(jié)成硬塊等因素的影響，密封圈發(fā)熱快，極容易燒壞.要想密封圈有較長的使用壽命，必須保證0形圈的壓縮量或壓縮率適當(dāng).當(dāng)壓縮量過小時密封圈與被密封面的接觸應(yīng)力不夠，起不到密封作用;壓縮量過大后摩擦生熱快，密封接觸面溫升過高，導(dǎo)致密封圈短時間內(nèi)燒焦[‘〕.所以確定一個合適的壓縮量非常重要.
 

聚氨酯發(fā)泡機混合器密封接觸面的溫度場分析
 

　　采用AN SY S軟件分析0形圈在不同壓縮量下密封接觸面的溫度場，根據(jù)分析結(jié)果確定適宜的壓縮量，以保證0形圈有較長的使用壽命.經(jīng)實驗驗證，模擬結(jié)果與實驗情況相符.此分析方法與結(jié)果對解決類似的問題有一定的參考價值.

 

　　1  AN SY S模擬

 

　　0形圈(NBR)的工作溫度要求在一40℃一120℃內(nèi)[z}，當(dāng)密封接觸面的高溫度超過120}C后0形圈容易燒焦，失去密封作用.工作狀態(tài)下密封面處的溫度無法測得，借助AN SY S軟件進(jìn)行瞬態(tài)熱分析，可以得到在不同壓縮量下密封接觸面及軸套的溫度場分布.

 

　　由于動密封時。形圈壓縮量(50" 3001 m)很小，所以在求解壓縮產(chǎn)生的彈力時采用線性模型對計算結(jié)果影響很小.為了簡化計算過程，假設(shè)在較小的彈性變形范圍內(nèi)0型圈發(fā)生的是線彈性變形.因不同點的壓縮量不同，其壓力也不同，所以采用積分的方法并結(jié)合胡克定律求壓縮面上的壓力。

 

　　(3)880/(60A)，為0型圈實體結(jié)構(gòu)部分的半徑，D為實體部分的直徑.R= S.Smm,為電機轉(zhuǎn)軸半徑.W是大壓縮量，h= R一雙表示壓縮面上的點到X軸的距離.:=S.Smm，為0型圈的內(nèi)半徑.LI=廠GOF,u,}為積分區(qū)間.E= 3 M Pa.為0形圈的彈性模量._=0. 8，為0形圈在潤滑狀態(tài)下的摩擦系數(shù).9為熱流密度.則當(dāng)砌僅不同的值時，可以得到表1所示的結(jié)果.

 

　　L 2初始條件和邊界條件

 

　　a. 0型圈不發(fā)生轉(zhuǎn)動.

 

　　b. 0型圈和電機轉(zhuǎn)軸的初始溫度均為20 }C .

 

　　c.熱流密度9如表1所示.

 

　　d.電機轉(zhuǎn)速2 880 r /min.

 

　　1. 3p型圈在轉(zhuǎn)軸上的幾何模型刀用ANSYS建立轉(zhuǎn)動的軸套桿的ANSYS模型圖如圖2所示，其單元類型為SO LID90};}，根據(jù)邊界條件可以得到以上五種不同壓縮量軸套溫度場的分布圖，取不同壓縮量下0型圈大正壓力處的瞬態(tài)溫度[[4 }可以得到圖3所示的溫度曲線.夠黔

 

　　2結(jié)果分析

 

　　從圖3可知，在聚氨酯發(fā)泡機混合器高速旋轉(zhuǎn)攪拌的情況下，當(dāng)壓縮量琳0.2mm時，0形圈與軸套桿接觸面的高溫度超過了0型圈允許的工作溫度.考慮到壓縮量過小時發(fā)泡劑泄露量會增大，壓縮量取0. 14-' 0. 16 mm時比較合適.當(dāng)=0. 15 m m時穩(wěn)杰潺度場如圖4所示.

 

　　由圖4可知，穩(wěn)態(tài)時接觸面的高溫度為106℃左右，其它部位溫度稍低，符合實際情況.此時0型圈的壓縮率為8'1o.采用AN SY S還可分析混合器在不同轉(zhuǎn)速下，0形圈處于不同的壓縮量時密封面的溫度場，然后根據(jù)密封圈的使用要求和分析結(jié)果確定合適的壓縮量或壓縮率一般情況下，動態(tài)旋轉(zhuǎn)密封的壓縮率取為乳一1 }o.

 

　　3結(jié)語

 

　　a壓縮率取}o時既滿足了密封要求，又能夠讓0型圈具有較長的使用壽命.

 

　　b.從圖3知電機轉(zhuǎn)動大約一小時后軸套桿的溫度基本上達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài).

 

　　c.根據(jù)所確定的壓縮量的范圍，本實驗樣機混合器密封溝槽的直徑范圍為17. 2y   17. 8 mm.