莱洛三角形微孔织构化端面密封性能数值模拟

发布时间：2021-10-09 14:08

　　基于微孔型表面织构在改善机械端面密封性能方面的优势,提出了一种新型的莱洛三角形微孔表面织构,并利用数值模拟方法考察了莱洛三角形微孔织构化端面的密封性能。首先,在动环表面上分别设置圆形、三角形、莱洛三角形三种微孔表面织构。然后,利用GAMBIT软件进行3种微孔织构化密封端面模型网格划分,利用Fluent软件分析密封端面的流场特性并获得其流场压力分布。最后,总结出3种微孔织构化密封端面的开启力、泄漏率和开漏比随织构面积率、孔深、密封间隙、操作压力及转速的变化规律。结果表明:3种微孔织构化密封端面的开启力和泄漏率随着密封参数的变化具有相同的变化规律;当S_p=10%,h_d=3～4μm,h_p<3μm,p_i<0.3 MPa时,3种微孔织构化密封端面均呈现出较好的密封性能;相比于圆形、三角形微孔织构化密封端面,莱洛三角形微孔织构化密封端面具有较大的开启力和较小的泄漏率,同时具有较大的开漏比。研究成果可为微孔织构化机械端面的密封参数优化设计提供参考。 

【文章来源】：工程设计学报. 2020,27(01)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

机械密封端面的密封环截面示意图

微孔织构化密封端面模型网格节点映射

在n=8 000 r?min-1,hd=2μm,hp=2μm,pi=0.2MPa,po=0.1 MPa条件下，密封性能参数随织构面积率的变化曲线如图6所示。由图6(a）可知：3种微孔织构化密封端面的开启力均呈先减小后增大的变化规律，当Sp≈15%时开启力最大；同一Sp下，莱洛三角形微孔织构化密封端面的开启力最大，三角形微孔织构化密封端面的开启力最小。由图6(b）可知：3种微孔织构化密封端面泄漏率的变化规律十分接近，均随织构面积率的增大而增大，增速先逐渐增大后趋于平缓；同一Sp下，泄漏率从大到小依次为三角形微孔织构化密封端面、圆形微孔织构化密封端面、莱洛三角形微孔织构化密封端面。由图6(c）可知：随着Sp的增大，3种微孔织构化密封端面的开漏比均先增大后减小，当Sp≈10%时，开漏比均达到最大值；同一Sp下，开漏比由大到小依次为莱洛三角形微孔织构化密封端面、圆形微孔织构化密封端面、三角形微孔织构化密封端面。综上可知，当Sp<50%时，在相同的条件下，莱洛三角形微孔织构化端面的密封性能最好。2.3 孔深hd对密封性能的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]圆形微织构表面协同作用机理研究[J]. 张颖,曾良才,陈娟,陈克应.  液压与气动. 2018(09)
[2]表面织构化机械密封热弹流润滑性能分析[J]. 杨笑,孟祥铠,彭旭东,王玉明.  摩擦学学报. 2018(02)
[3]葫芦形微凹坑对不锈钢表面摩擦学性能的影响[J]. 李俊玲,陈平,邵天敏,项欣.  摩擦学学报. 2016(02)
[4]三角形表面织构对机械密封端面动压性能的影响[J]. 李茂元,吴玉国,时礼平,吴胜.  井冈山大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]不同形状方向性型孔液体润滑端面密封性能对比[J]. 佘宝瑛,彭旭东,孟祥铠,李纪云.  化工学报. 2014(06)
[6]多圆弧与三角形复合织构表面的动压润滑性能[J]. 阮鸿雁,吕建军,司辉,刘会霞,王霄.  江苏大学学报(自然科学版). 2010(03)



本文编号：3426539