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填料密封是在軸與殼體之間用彈塑性材料或具有彈性結構的元件堵塞流體泄漏通道的軸封裝置。因其加工簡單、成本低、使用操作方便等優(yōu)點，廣泛地應用于各類泵、攪拌機、管線膨脹節(jié)、換熱器浮頭等設備的軸封和閥桿的密封。但是隨著現代工業(yè)的發(fā)展進步，高參數工況成為主流，傳統(tǒng)的填料密封難以達到需要的密封要求，而機械密封結構較復雜，安裝技術水平要求較高，且制造加工要求和成本高，在使用時受到限制，所以開發(fā)一種自適應性回彈填料密封。
現在普遍采用的填料密封，需施加較大的預緊力才能達到密封效果，這樣就增大了填料圈對軸的摩擦力和反向扭矩，影響了軸的正常運轉，同時對應的填料腔尺寸較大，難以適用于結構要求緊湊的場所。自適應回彈填料密封結構，通過在石墨填料圈中增加開口環(huán)來產生收縮、擴張形變，通過改變填料密封的結構，增強石墨填料圈的回彈性能，改善填料密封的徑向壓力分布，降低預緊力，減小軸與填料之間的摩擦力，提高軟填料密封使用壽命。
自適應回彈填料密封結構，外部是石墨填料圈，在填料圈的內部設有環(huán)槽，環(huán)槽內有開口金屬環(huán)。使用時，自適應回彈填料密封置于密封腔內并套裝在軸上，由于其上的開口金屬環(huán)具有良好的回彈能力和抗老化的性能，能承受高壓，加上填料圈的作用，可對軸的外圓面和密封腔的內圓面進行有效地密封，填料圈的數量可大大減少，只需施加較小的預緊力，就能達到密封效果，減小了對軸的摩擦力和反向扭矩，并能減小填料腔的尺寸，適用于結構要求緊湊和高壓的工況場所，杭州那泰有限元分析公司重點對自適應回彈填料密封的受力進行有限元分析。
工作時，內置有開口環(huán)的石墨填料圈套裝于軸上，通過密封壓蓋壓緊。壓緊過程中，作用在石墨填料圈上的力傳遞到開口環(huán)之上，開口環(huán)向內進行收縮，產生形變并產生反向作用力。隨著壓緊力的增加此反作用力也增加，特別是由于開口環(huán)的開口方向背離軸方面，所產生的反作用力使石墨填料向徑向及軸向分布，使得徑向壓緊力增加，加強了密封效果。由于采用了此結構使得在較小的預緊力就能產生較大的密封壓緊力，減小了石墨填料對軸的摩擦力和反向扭矩，使得相應驅動裝置的驅動力矩減小，降低了驅動能耗。
石墨填料彈性模量為1.3×109Pa，泊松比為0.49；軸采用45鋼，腔體為鑄鐵，開口環(huán)為65Mn彈簧鋼，三者為彈性模量為2×1011Pa，泊松比為0.3，石墨填料與腔體、軸和開口環(huán)的摩擦系數為0.15。面接觸使用接觸向導，接觸單元和目標單元自動生成，一共5對接觸面。
自適應回彈填料密封為軸對稱結構，采用軸對稱有限元分析法，分析填料沿徑向的應力分布狀況。自適應回彈填料密封有限元分析以石墨填料圈和開口環(huán)及之間的接觸面分析為主，所以僅建立軸、腔體的局部模型。自適應回彈填料密封軸對稱模型取其中一個密封圈進行分析，直接施加均布力于密封圈與壓蓋的接觸面上。
對軸進行軸向約束，腔體全約束，施加均布載荷于密封圈與壓蓋的接觸面上。在沒有開口環(huán)的情況下，施加10MPa的力，通過有限元分析，得到的曲線，這和傳統(tǒng)密封理論相符。
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