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          圓周石墨填料環非穩態計算

              結構動力學分析的目的,是在動力載荷作用下,確定結構的內力、位移、反力等量值隨時間的變化律,找出最大值作為設計分析的依據。動力分析方程如式(1)、式(2)所示。式中:[M偽質量矩陣,C偽阻尼矩陣,a為質量矩陣乘子,月為剛度矩陣乘子,K偽結構剛度矩陣,Nm為具有材料阻尼的材料數目,為材料J的剛度矩陣乘子,式為材料J的結構剛度矩陣,C、為一些單元特有的單元阻尼陣,Nr為具有特有單元阻尼的單元數目。轉子運動軌跡方程為研究密封裝置在轉子渦動條件下的動力學性能,在進行圓周石墨填料環非穩態計算前,需先確定轉子渦動時與密封對應的轉子運動軌跡方程,即仿真分析的位移邊界。根據動力學關知識,當轉子出現一個偏心轉動(圖1)后,其跑道外表面對應點的行程如式(3)所示式中為轉子行程,R為轉子半徑,n為轉子徑向偏移量,為渦動頻率,t為運動時間。動態分析模型圖2為一典型的圓周石墨填料環結構,主要由密封座、石墨填料環、圓周拉伸彈簧、軸向壓縮彈簧、卡圈、彈簧擋板以及跑道等組成。
              石墨填料環受到的作用力,主要有圓周拉伸彈簧的徑向箍緊力、圓周壓縮彈簧的軸向作用力、密封座或擋板對石墨填料環的徑向摩擦力以及氣體不平衡壓力。綜合慮圓周石墨填料環的結構及受力,建立如圖3所示的仿真分析模型,主要包括一瓣石墨填料環、擋板、彈簧、跑道、渦輪軸、防轉銷等。建模時主要考慮了以下幾點:
              (1)取一瓣(圓周石墨填料環為分瓣結構)用于動態分析。
              (2)將箍于石墨填料環上的圓周拉伸彈簧等效為如圖3所示的5個拉伸彈簧,這5個拉伸彈簧分別對應圓周石墨填料環環凸臺的位置,彈簧剛度計算方法見式(4)一式(7)。
              (3)擋板用于實現對石墨填料環的軸向位移限制以及徑向摩擦。
              (4)將跑道的轉動和渦動分解為轉子的自轉及軸的公轉。
              (5)防轉銷用于限制石墨填料環的周向轉動及徑向活動范圍。式中:F;為彈簧產生的徑向力,D為密封直徑,天;為彈簧的單位徑向力,fa為單個彈簧力,A為等效彈簧個數,D。為彈簧工作長度,Dz為彈簧自由長度,K為等效彈簧剛度,L為等效彈簧自由長度,L。為等效彈簧工作長度。www.obatsipilis-id.com

           

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