基于摩擦学的螺杆真空泵动密封研究与优化

发布时间：2017-04-14 11:06

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【摘要】：论文以螺杆真空泵轴端的动密封结构为研究对象,重点研究分析了排气端动密封的动力特性及其影响因素,提出一种螺杆真空泵用的动密封结构——织构型端面微孔机械密封。基于摩擦学原理,运用表面织构技术对排气端机械密封进行了优化,提高了机械密封的润滑及摩擦学性能。依据流体力学以及表面织构技术建立了端面微孔机械密封的理论分析模型,得到了动密封润滑流体的动力特性与油膜厚度的变化规律；分析研究了端面微孔密度、孔深参数对机械密封摩擦特性和密封性能的影响因素。提出了织构型动密封泄漏量、摩擦功耗、端面温升等性能参数的计算方法；给出了排气端机械动密封优化设计方案。通过四种不同几何形状的端面微孔密封性能研究,结果显示圆柱形微孔机械动密封效果最佳,相对于光滑平面机械动密封,摩擦功耗、端面温升显著降低,能满足螺杆真空泵的密封要求,具有应用价值。研究了转子排气端温度对密封性能的影响,设计了一种新型螺杆真空泵密封水冷结构,建立了局域冷却系统的转子三维有限元模型,分析得到了转子轴封转轴处的温度场分布。结果表明改进后结构排气端密封组件的工作温度显著降低,满足螺杆真空泵密封性能的温度要求,为螺杆真空泵转子及密封结构设计提供参考。
【关键词】：螺杆真空泵 动密封 表面织构 摩擦功耗 温升
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB752
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 课题研究背景15-16
• 1.2 螺杆真空泵密封结构研究现状16-19
• 1.2.1 常见螺杆真空泵密封结构及存在的问题16-18
• 1.2.2 表面织构在密封技术中的应用18-19
• 1.3 课题研究的来源及意义19-20
• 1.4 课题研究的主要内容20-21
• 第二章 织构型微孔机械密封润滑理论分析模型21-31
• 2.1 织构化端面微孔机械密封简介21-23
• 2.2 织构化端面微孔机械密封润滑机理23-26
• 2.3 端面微孔的截面结构26
• 2.4 微孔机械密封润滑理论数学模型的建立26-28
• 2.5 边界条件的确定28-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第三章 机械密封性能参数的解析计算31-40
• 3.1 雷诺方程的数值求解31-34
• 3.1.1 数值求解方法31
• 3.1.2 数值求解过程31-34
• 3.2 普通平端面机械密封性能参数的确定34-38
• 3.2.1 摩擦功耗的计算35
• 3.2.2 泄漏量的计算35-36
• 3.2.3 端面温升的求解36-38
• 3.3 端面微孔机械密封性能参数的确定38-39
• 3.3.1 非孔区液膜厚度的确定38
• 3.3.2 摩擦力矩的求解38-39
• 3.3.3 泄漏量的计算39
• 3.3.4 端面温升的确定39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 端面微孔机械密封的性能分析40-57
• 4.1 织构参数对液膜三维压力的影响40-42
• 4.2 织构参数对非孔区膜厚的影响42-46
• 4.3 织构参数对摩擦力矩的影响46-48
• 4.4 织构参数对泄漏量的影响48-51
• 4.5 织构参数对端面温升的影响51-53
• 4.6 织构化表面与光滑表面密封性能参数的比较53-55
• 4.6.1 摩擦功耗的比较53-54
• 4.6.2 泄漏量的变化54
• 4.6.3 端面温升的比较54-55
• 4.7 本章小结55-57
• 第五章 冷却结构对排气端轴封温度的影响57-65
• 5.1 螺杆真空泵密封冷却结构的提出57-58
• 5.2 密封冷却结构对排气端轴封的工作温度影响58-63
• 5.2.1 原排气端轴封段的温度场分析58-61
• 5.2.2 带有冷却结构的转子轴封段温度场分析61-63
• 5.3 密封冷却结构对机械密封性能的影响63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 结论65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69

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