一种球形止口-锥面半静密封结构及其密封比压求解方法技术

本发明专利技术涉及机械密封安全技术领域，尤其涉及一种球形止口

【技术实现步骤摘要】
一种球形止口
‑
锥面半静密封结构及其密封比压求解方法


[0001]本专利技术涉及机械密封安全
，尤其涉及一种球形止口
‑
锥面半静密封结构及其密封比压求解方法。

技术介绍

[0002]弹簧式阀门零件因其低成本、高可靠性及快速响应等特点，广泛应用于航空航天、输气管道及汽车船舶等军工及民用场合，其通过阀芯密封副的往复动作控制阀门的启闭，从而实现调节管路压力、流量及流向等功能，保护系统安全。该类阀门多为R形止口与平面配合的半静密封结构，其密封副接触区域较小，在相同弹簧载荷的作用下具有较大的密封比压，有效保证阀门的密封性能。
[0003]然而，为保证阀芯密封副顺利运作，阀门导向结构多为间隙配合，导向间隙的存在与弹簧偏心现象极易引起阀芯密封副位姿的偏转，致使多次动作后阀芯密封副与R形止口配合区域接触压力分布不均甚至局部区域未接触，密封副形成泄漏通道从而导致阀门半静密封失效。
[0004]因此，需提出一种新的密封结构及其密封比压计算方法，来保证多次动作后阀芯密封副与阀座止口接触区域与表面压痕的一致性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球形止口
‑
锥面半静密封结构的密封比压求解方法，其特征在于，包括：步骤S1：设计所述球形止口
‑
锥面半静密封结构的几何参数及所述几何参数的约束条件；步骤S2：结合所述几何参数，求解所述球形止口
‑
锥面半静密封结构中所述球形止口与所述阀芯密封副的接触宽度；步骤S21：结合所述几何参数计算所述球形止口
‑
锥面半静密封结构中所述球形止口与所述阀芯密封副的接触区域总长度L和总载荷F；步骤S22：对所述球形止口进行受力分析，结合所述接触区域总长度L和所述总载荷F，求解所述接触区域所受法向载荷F
N
和垂直于所述球形止口接触区域的单位长度载荷f
N
；步骤S23：结合所述单位长度载荷f
N
和密封结构材料参数，求解所述接触区域的赫兹接触半宽b；步骤S3:结合所述接触区域的赫兹接触半宽b，求解与校核球形止口
‑
锥面半静密封结构密封比压。2.根据权利要求1所述的球形止口
‑
锥面半静密封结构的密封比压求解方法，其特征在于：所述步骤S1包括：设计所述阀芯锥面倾角为θ，所述锥面底面直径为D，所述阀芯锥面高度为H；设计所述阀座密封副的通径大小为d，所述球形止口所在圆的半径为SR，球心为O，所述球形止口所在圆的球心O位于所述阀座密封副的竖直对称轴线上；此外，设点O
i
为所述球形止口顶端圆角的圆心，所述圆角分别与所述球形止口所在圆及流道壁面相切，半径为r
i
，i＝1，2，3
……
，切角为3.根据权利要求2所述的球形止口
‑
锥面半静密封结构的密封比压求解方法，其特征在于：为保证所述阀芯密封副多次往复运动中与所述阀座密封副的接触区域保持不变，同时满足所述通径存在的要求，所述阀芯密封副需满足所述锥面底面直径D>d，所述阀芯锥面倾角θ>0；且还需保证所述球形止口与所述阀芯锥面相切，因此，所述球形止口
‑
锥面半静密封结构应满足以下约束条件：即所述球形止口
‑
锥面半静密封结构几何参数应满足：
其中，θ为阀芯锥面倾斜角度，为切角，d为阀座密封副的通径大小，D为锥面底面直径，H为阀芯锥面高度，SR为球形止口所在圆的半径，r为圆角半径。4.根据权利要求2所述的球形止口
‑
锥面半静密封结构的密封比压求解方法，其特征在于：所述步骤S21包括：依据设定的所述几何参数，在所述球形止口与所述阀芯锥面相切的基础上，所述接触区域总长度L为：L＝2πSRsinθ
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)所述球形止口
‑
锥面半静密封结构总载荷F可由下式求得：F＝F
T
‑
F
L
＝F0+kl
‑
ΔPS
ꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，F
T
＝F0+kl为阀芯密封副所受弹簧力，F0为球形止口的球面与锥面底面配合时所受弹簧力，k为弹簧刚度系数，为弹簧相对位移，F
L
＝ΔPS为...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹兴坤，李淼，郑禛，季宇轩，王远庆，臧辉，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：