动密封部件表面织构及其特性研究

发布时间：2017-03-17 11:07

  本文关键词：动密封部件表面织构及其特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：动密封是用于机械设备中相对运动零部件之间的密封,其作用是防止液体、固体颗粒以及气体从两个相互贴近的结合面间泄漏。动密封部件按旋转运动和往复运动可以分为旋转式密封和往复式密封,而机械密封和压缩机内部的滑片分别是这两种密封类型中比较常见的部件。动密封部件常常因为过度磨损导致其失效,因此国内外许多研究学者为改善其摩擦学性能,从动密封部件材料、涂层等方面进行了深入研究。而表面织构技术作为一种改善摩擦学性能的有效手段,在摩擦学领域内得到了广泛的应用。本文主要从理论方面对机械密封和压缩机滑片的表面织构进行了研究。为了研究机械密封表面织构的密封性能,采用商用流体软件FLUENT对表面织构进行了流场分析,这里主要对微凹槽织构进行研究,分析了凹槽深度比、宽度比、长度比以及倾斜角对密封性能的影响。结果表明,当凹槽深度比在0.75左右或凹槽宽度比为0.8时,均可使开启力和液膜刚度都达到最大;在相同宽度比下,凹槽宽度越大,机械密封性能越好;斜槽比径向直线槽在密封性能上有很大的优势,端面开启力和液膜刚度都要比直线槽高出许多,而在泄漏率方面,斜槽还存在回吸作用,不会有泄漏的存在;当倾斜角为60°,凹槽长度比在0.6-0.8时,机械密封性能最佳。压缩机滑片表面织构主要以微凹坑织构作为研究对象,通过Matlab编程来实现往复运动过程。整个润滑模型基于雷诺方程来建立,使用有限差分法对雷诺方程进行离散化,并用多重网格法加速代数方程组的求解计算,从凹坑深度、面积率、半径还有曲柄转速这几个方面进行分析,分析结果表明,最佳凹坑深度值与膜厚有一定的关系;当凹坑面积率为0.05时,平均油膜厚度达到最大值,且膜厚曲线的振幅最小,但面积率对平均膜厚的影响程度在所有织构参数中是最小的;凹坑半径和曲柄转速的增大都会使平均膜厚增大,有所区别的是凹坑半径的增大会降低膜厚曲线的振幅,但是曲柄转速的增加不会使膜厚曲线振幅有明显变化。
【关键词】：动密封 机械密封 压缩机滑片 摩擦 表面织构 流体动压
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH117;TH136
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 动密封部件的使用现状13-16
• 1.2 改善动密封部件摩擦学性能的有效途径16-20
• 1.3 表面织构技术研究现状20-23
• 1.3.1 表面织构技术的理论研究20-21
• 1.3.2 表面织构技术的试验研究21-23
• 1.4 课题研究内容及方法23-25
• 第二章 机械密封表面微凹槽数值分析25-42
• 2.1 FLUENT软件介绍25-26
• 2.2 数值计算过程26-31
• 2.2.1 流体区域几何模型的建立26-27
• 2.2.2 网格划分27-28
• 2.2.3 边界条件确定28-29
• 2.2.4 求解器参数设置29-30
• 2.2.5 结果分析和空化现象30-31
• 2.3 机械密封性能参数和微凹槽参数31-32
• 2.4 模拟结果分析32-41
• 2.4.1 凹槽深度比H_p对密封性能参数的影响32-34
• 2.4.2 凹槽宽度比W对密封性能参数的影响34-36
• 2.4.3 凹槽长度比L对密封性能参数的影响36-39
• 2.4.4 凹槽倾斜角 θ 对密封性能参数的影响39-41
• 2.5 本章小结41-42
• 第三章 压缩机滑片表面微凹坑织构数值分析42-73
• 3.1 基于雷诺方程压缩机滑片/滑槽流体动压润滑模型建立42-57
• 3.1.1 滑片运动模型42-43
• 3.1.2 雷诺方程的推导与建立43-46
• 3.1.3 几何模型的建立和边界条件选择46-48
• 3.1.4 偏微分方程求解48-56
• 3.1.4.1 数值解法48-49
• 3.1.4.2 雷诺方程的无量纲化49
• 3.1.4.3 雷诺方程的离散化49-52
• 3.1.4.4 多重网格法52-54
• 3.1.4.5 超松弛迭代54
• 3.1.4.6 润滑膜厚的调整54-55
• 3.1.4.7 V循环控制55-56
• 3.1.5 编程方案56-57
• 3.2 计算膜厚曲线的软件开发57-58
• 3.3 计算结果与分析讨论58-71
• 3.3.1 凹坑深度h_p对润滑性能的影响58-61
• 3.3.2 凹坑面积率S_p对润滑性能的影响61-65
• 3.3.3 凹坑半径r_p对润滑性能的影响65-68
• 3.3.4 曲柄转速n对润滑性能的影响68-71
• 3.4 本章小结71-73
• 第四章 总结与展望73-75
• 4.1 本文主要内容及结论73-74
• 4.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 林绍义;陈贵清;颜文煅;程超增;;铟强化椭圆复合表面织构润滑计算[J];机电技术;2012年06期

2 胡勇;屈盛官;李彬;王光宏;叶子波;;不同表面织构对柴油机缸套-活塞环摩擦磨损性能的影响[J];润滑与密封;2013年04期

3 邱孝聪;樊曙天;伍勇;;表面织构改善摩擦磨损性能的研究进展[J];润滑与密封;2013年08期

4 王斌;常秋英;齐烨;;激光表面织构化对45~#钢干摩擦特性的影响[J];润滑与密封;2013年12期

5 王素华;吴新跃;;基于摩擦学的表面织构技术应用研究进展[J];工具技术;2011年12期

6 张玉周;;表面织构化改善摩擦学性能研究综述[J];成都大学学报(自然科学版);2013年01期

7 周元凯;朱华;唐玮;张文谦;;往复运动下圆凹坑形表面织构减摩性能研究[J];润滑与密封;2012年03期

8 王素华;吴新跃;;基于表面织构的机械部件摩擦学性能改善研究进展[J];机床与液压;2012年11期

9 马晨波;朱华;张文谦;姬翠翠;;往复条件下织构表面的摩擦学性能研究[J];摩擦学学报;2011年01期

10 单欢乐;莫继良;陈光雄;邵天敏;周仲荣;;沟槽形表面织构对摩擦噪声的影响[J];中国机械工程;2012年18期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 林清耿;郜小勇;冯红亮;陈永生;杨仕娥;谷锦华;卢景霄;;掺铝氧化锌薄膜表面织构的研究[A];第十届中国太阳能光伏会议论文集：迎接光伏发电新时代[C];2008年

2 陈平;刘光磊;李云龙;;基于数值模拟方法的表面织构研究进展[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年

3 席珍强;陈君;李先杭;王龙成;余学功;杨德仁;蒋敏;应啸;;单晶硅表面织构化的正交优化研究[A];中国第六届光伏会议论文集[C];2000年

4 单欢乐;莫继良;陈光雄;邵天敏;周仲荣;;沟槽形表面织构对摩擦噪声的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

5 陈仕洪;汪久根;;微凸起表面织构仿生设计与高铁空气摩擦噪声分析[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年

6 袁明超;刘一静;王晓雷;;表面织构对活塞环/缸套摩擦副摩擦学性能的影响[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年

7 王晓雷;大XZ克则;足立幸志;加藤康司;;碳化硅陶瓷的水润滑特性以及表面织构的影响[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年

8 吉小超;张伟;于鹤龙;魏敏;;GCr15钢表面磨料喷射织构化及其摩擦学性能研究[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年

9 尹必峰;钱晏强;汪博文;孙韶;符永宏;;缸套表面凹腔织构协同润滑机理研究[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年

10 丁行武;杨荣松;郭胤;;线接触摩擦副表面织构优化分析[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 刘友存 编译;汽车用钢板的表面处理技术[N];中国冶金报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 于海武;基于流体动压润滑效应的表面织构优化设计[D];南京航空航天大学;2012年

2 纪敬虎;摩擦副表面微凹槽织构相关摩擦学理论及试验研究[D];江苏大学;2012年

3 万轶;表面织构与合金化改善密封材料摩擦学性能研究[D];南京理工大学;2008年

4 尹必峰;内燃机关键摩擦副表面微织构润滑与摩擦机理及应用研究[D];江苏大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 武文;物理多晶硅太阳电池表面织构与减反射膜匹配性能研究[D];内蒙古大学;2015年

2 张卫红;激光制备多晶硅太阳电池表面织构的研究[D];沈阳理工大学;2015年

3 肖敏;表面织构对摩擦副摩擦特性影响的模拟和实验研究[D];大连海事大学;2015年

4 李建鸿;连杆小头衬套表面织构化润滑特性研究[D];中北大学;2016年

5 刘德杰;表面织构处理对聚合物—金属配副摩擦学特性影响的实验研究[D];燕山大学;2016年

6 盖小红;沟槽型表面织构抑制列车盘形制动尖叫噪声的研究[D];西南交通大学;2016年

7 甄颖超;单晶硅片的表面织构化与应用[D];内蒙古大学;2016年

8 董帮源;重载线接触滚—滑状态下表面织构对摩擦特性的影响[D];合肥工业大学;2016年

9 王叶林;表面织构对压缩机能效比的影响[D];南京航空航天大学;2016年

10 徐滔;人工髋关节表面仿生设计及其摩擦润滑特性研究[D];南京航空航天大学;2016年

  本文关键词：动密封部件表面织构及其特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：252798