聚氨酯发泡机混合器密封接触面的温度场分析

　　摘要:采用ANSYS对聚氨酯发泡机混合器的0形密封圈在不同压缩量下密封接触而处的温度场进行了分析根据分析结果确定了合适的压缩量和密封沟槽的尺寸结果表明:压缩量为$%时，密封接触而的温度满足使用要求

 

　　关键词:发泡机;混合器;温度场
 

聚氨酯发泡机混合器密封接触面的温度场分析
 

　　聚氨酯发泡机经过齿轮泵后具有一定的压力，到达混合器内会在压力的作用下沿联结搅拌花鼓的轴套杆泄漏，因此必须对混合器采取密封措施.由于混合器转速高润滑条件差、以及发泡机在密封处结成硬块等因素的影响，密封圈发热快，极容易烧坏.要想密封圈有较长的使用寿命，必须保证0形圈的压缩量或压缩率适当.当压缩量过小时密封圈与被密封面的接触应力不够，起不到密封作用;压缩量过大后摩擦生热快，密封接触面温升过高，导致密封圈短时间内烧焦[‘〕.所以确定一个合适的压缩量非常重要.

 

　　采用AN SY S软件分析0形圈在不同压缩量下密封接触面的温度场，根据分析结果确定适宜的压缩量，以保证0形圈有较长的使用寿命.经实验验证，模拟结果与实验情况相符.此分析方法与结果对解决类似的问题有一定的参考价值.

 

　　0形圈(NBR)的工作温度要求在一40℃一120℃内[z}，当密封接触面的zui高温度超过120}C后0形圈容易烧焦，失去密封作用.工作状态下密封面处的温度无法测得，借助AN SY S软件进行瞬态热分析，可以得到在不同压缩量下密封接触面及轴套的温度场分布.

 

　　由于动密封时。形圈压缩量(50" 3001 m)很小，所以在求解压缩产生的弹力时采用线性模型对计算结果影响很小.为了简化计算过程，假设在较小的弹性变形范围内0型圈发生的是线弹性变形.因不同点的压缩量不同，其压力也不同，所以采用积分的方法并结合胡克定律求压缩面上的压力.从图1可知:AE= RcosU,AH= Rcx>sU  h,AB父匕AB=zui大压缩量，h= R一双表示压缩面上的点到X轴的距离.:=S.Smm，为0型圈的内半径.L}厂GOF,u,}为积分区间.E= 3 M Pa,为0形圈的弹性模量._=0. 8，为0形圈在润滑状态下的摩擦系数.9为热流密度.则当砌仅不同的值时，可以得到表1所示的结果.

 

　　1. 3  p型圈在转轴上的几何模型刀用ANSYS建立转动的轴套杆的ANSYS模型图如图2所示，其单元类型为SO LID90};}，根据边界条件可以得到以上五种不同压缩量轴套温度场的分布图，取不同压缩量下0型圈zui大正压力处的瞬态温度[[4 }可以得到图3所示的温度曲线.

 

　　从图3可知，在聚氨酯发泡机混合器高速旋转搅拌的情况下，当压缩量琳0.2mm时，0形圈与轴套杆接触面的zui高温度超过了0型圈允许的工作温度.考虑到压缩量过小时发泡机泄露量会增大，压缩量取0. 14-' 0. 16 mm时比较合适.当=0. 15 m m时稳杰潺度场如图4所示.

 

　　由图4可知，稳态时接触面的zui高温度为106℃左右，其它部位温度稍低，符合实际情况.此时0型圈的压缩率为8'1o.采用AN SY S还可分析混合器在不同转速下，0形圈处于不同的压缩量时密封面的温度场，然后根据密封圈的使用要求和分析结果确定合适的压缩量或压缩率一般情况下，动态旋转密封的压缩率取为乳一1 }o.

 

　　a压缩率取}o时既满足了密封要求，又能够让0型圈具有较长的使用寿命.

 

　　b.从图3知电机转动大约一小时后轴套杆上的温度基本上达到稳定状态.

 

　　c.根据所确定的压缩量的范围，本实验样机混合器密封沟槽的直径范围为聚氨酯发泡机