盾構機

2016-09-28  來自: 西安美高梅平台真人密封 瀏覽次數:397

大埋深隧道對盾構機主軸承密封性能提出了更高的要求。利用有限元分析軟件ANSYS Workbench 研究不同材質的壓緊環密封圈在不同載荷下的受力狀況,研究其密封性能。分析結果表明,壓緊環唇形密封圈的密封能力與預緊載荷和材質均有關係,當預緊載荷越大,密封圈硬度值越高時,密封麵的接觸壓力就越大,密封能力就越強。因此,為提高大埋深盾構機主軸承密封圈的密封性能,可采取以下措施: 在材料方麵應選擇高硬度值的壓緊環密封圈,必要時可增加壓緊環密封圈的數量; 在結構方麵應適當增加壓緊環的直徑,保證壓緊環有足夠的預緊行程施加更大的位移載荷,提高密封麵接觸壓力。

1、盾構機主軸承外密封結構

  目前國際上的盾構機廠商對主軸承的密封均采用骨架式唇形密封圈,常見的唇形密封圈有單唇形密封圈、帶壓緊環唇形密封圈及多唇形密封圈,如圖1 所示。

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圖1 幾種常見的唇形密封圈

  本文作者所要研究的壓緊環密封圈安裝示意圖如圖2 所示,這是一種常見的盾構機主軸承外密封結構,密封腔被兩道壓緊環密封圈和兩道唇形密封圈分隔成5 個相對獨立的密封腔,每道密封圈由密封隔套隔開,使其保持良好的安裝位置和密封狀態。在安裝時,通過密封隔套和外密封壓環壓緊硬化橡膠環,使密封圈唇口產生一定的預壓力,提高密封效果。密封圈的材質不同,這種預壓力的大小也不同,通過分析這種預壓力和材質的關係,結合唇形密封原理,研究了適合大埋深盾構機主軸承外密封的密封圈材質及其密封性能。

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圖2 壓緊環密封圈安裝示意圖

2、唇形密封工作原理

  唇形密封圈的工作麵為唇口,在壓力的作用下,唇口與密封麵緊密貼合,與擠壓型密封圈相比具有更強的自緊作用,壓緊環的使用則進一步加強了這種自緊效果。如圖3 所示,當壓緊環唇形密封圈工作時,密封唇與密封襯套之間的接觸壓力pw來自於兩個方麵: 一是來自介質壓力,介質壓力pi直接作用在唇口上,使密封唇與密封襯套產生一定的接觸壓力; 另一方麵來自於壓緊環的作用。壓緊環在介質壓力、外密封壓環和密封隔套的作用下,不斷擠入唇形密封圈的楔形口中,對密封唇產生一定的壓力。當接觸壓力pw的值大於介質壓力pi時,密封唇就會堵塞介質泄漏的通道,起到密封的作用。

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圖3 壓緊環唇形密封圈工作原理

3、結論

  (1) 壓緊環唇形密封圈的密封能力與預緊載荷和材質均有關係。當預緊載荷越大,密封圈硬度值越高時,密封麵的接觸壓力就越大,密封能力就越強,就能抵抗更大的外部壓力。

  (2) 對於大埋深盾構機主軸承外密封的設計,在材料方麵,應選擇高硬度值的壓緊環密封圈,必要時可增加壓緊環密封圈的數量; 在結構方麵,為了提高壓緊環密封圈的密封性能,應適當改進密封圈的結構尺寸,增加壓緊環的直徑,保證壓緊環有足夠的預緊行程施加更大的位移載荷,提高密封麵接觸壓力。

 


關鍵詞: 盾構機           

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