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成型旋转动压密封技术起源于国外上世纪70年代,以O型圈为对象研究旋转动压密封问题。该项技术在国内外有着重要的应用,例如在轴承系统中保护轴承不受外界杂质的侵蚀,其动密封压力可达到35MPa、工作线速度3.5m/s以上,并且对于空间紧凑、含有外界磨砺的恶劣工况场合非常适用。本文主要结合海底泥浆举升钻井技术研究这项国家课题,开展该钻井技术中吸入模块的轴承系统动密封研究。本文的研究内容主要分为以下三部分:
首先跟踪调研国外该成型旋转动压密封——Kalsi密封技术,系统研究该密封的流体动压润滑原理及作用。结合国外对软弹性流体动压润滑问题的逆解法,借助雷诺润滑方程提出该密封的动压油膜膜厚的求解思路。
其次利用有限元软件ABAQUS开展成型旋转密封的仿真研究,分析了二维Kalsi密封在不同参数时的接触应力和内应力,以及对密封性能的影响;通过借助三维建模软件Pro/E建立Kalsi密封的三维模型,并在ABAQUS中研究了不同参数的正弦波对密封结果影响。
最后部分是试验台设计部分,根据成型旋转密封试验台的实现功能确定试验台的方案设计,开展试验台各零部件的设计与校核,借助CAD软件绘制工程图纸:利用三维设计软件SolidWorks开展试验台样机开发,并结合有限元软件ABAQUS对关键部件进行仿真分析。