石墨填料環(huán)的周向轉(zhuǎn)動及徑向活動范圍
發(fā)布日期 ：2023-02-19
結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析的目的，是在動力載荷作用下，確定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移、反力等量值隨時間的變化律，找出最大值作為設(shè)計分析的依據(jù)。動力分析方程如式(1)、式(2)所示。式中:[M偽質(zhì)量矩陣，C偽阻尼矩陣，a為質(zhì)量矩陣乘子，月為剛度矩陣乘子，K偽結(jié)構(gòu)剛度矩陣，Nm為具有材料阻尼的材料數(shù)目，為材料J的剛度矩陣乘子，式為材料J的結(jié)構(gòu)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(shù)目。轉(zhuǎn)子運動軌跡方程為研究密封裝置在轉(zhuǎn)子渦動條件下的動力學(xué)性能，在進(jìn)行圓周石墨填料環(huán)非穩(wěn)態(tài)計算前，需先確定轉(zhuǎn)子渦動時與密封對應(yīng)的轉(zhuǎn)子運動軌跡方程，即仿真分析的位移邊界。根據(jù)動力學(xué)關(guān)知識，當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)一個偏心轉(zhuǎn)動(圖1)后，其跑道外表面對應(yīng)點的行程如式(3)所示式中為轉(zhuǎn)子行程，R為轉(zhuǎn)子半徑，n為轉(zhuǎn)子徑向偏移量，為渦動頻率，t為運動時間。動態(tài)分析模型圖2為一典型的圓周石墨填料環(huán)結(jié)構(gòu)，主要由密封座、石墨填料環(huán)、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(huán)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(huán)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(huán)的結(jié)構(gòu)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(huán)、擋板、彈簧、跑道、渦輪軸、防轉(zhuǎn)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(huán)為分瓣結(jié)構(gòu))用于動態(tài)分析。 (2)將箍于石墨填料環(huán)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(yīng)圓周石墨填料環(huán)環(huán)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(xiàn)對石墨填料環(huán)的軸向位移限制以及徑向摩擦。 (4)將跑道的轉(zhuǎn)動和渦動分解為轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)及軸的公轉(zhuǎn)。 (5)防轉(zhuǎn)銷用于限制石墨填料環(huán)的周向轉(zhuǎn)動及徑向活動范圍。 
