对机械密封装置中的Ω型弹簧刚度与应力的数值仿真分析

熊 路 刘 刚 李天匀 朱 翔

1华中科技大学 船舶与海洋工程学院，湖北 武汉 430074

2中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064

对机械密封装置中的Ω型弹簧刚度与应力的数值仿真分析

熊 路1刘 刚2李天匀1朱 翔1

1华中科技大学 船舶与海洋工程学院，湖北 武汉 430074

2中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064

应用有限元软件ANSYS对新型的船体尾轴密封装置中的Ω型弹簧进行模拟和分析。对弹簧承受大应力的部位进行强度校核，并描绘出弹簧的压缩量－弹性力，以及压缩量－最大等效（Mises）应力的关系曲线。模型分别采用各圈单独和整体两种不同的建模方式进行计算。两种建模方式的结果较为吻合，证实了方法的可靠性。分析结果为机械密封装置Ω型弹簧的优化设计提供了参考。

有限元；压缩量；模型

1 引言

一直以来，船舶的润滑艉轴承是以填料压盖密封函为主。但填料和艉轴套之间产生的摩擦和磨损却一直是令人担心的问题。随着现代船舶技术的发展，填料压盖密封函逐渐被机械密封装置所取代，而机械密封装置中决定密封性能的螺旋柱形弹簧现在也不能满足一些复杂情况下的需要，如今已有被适应能力更强的Ω型弹簧来取代的趋势。在船体出现较复杂的附加振动和位移时，Ω型弹簧可有较强的应变能力和补偿能力［1］，其结构如图1所示，Ω型弹簧 （又可称为 “钢板弹簧”）的左端通过压环和安装底座连接在一起，而右端则与密封环托架和密封环连接在一起。在安装过程中，首先给Ω型弹簧一个预压量，在船体航行的时候，船体尾轴产生轴向冲击蹿动时，Ω型弹簧能够始终给动环提供一个弹性力，使动环和密封面之间保持足够的比压，能够保持较低的泄漏量。……