高压低速干摩擦机械密封性能的研究

发布时间：2020-03-27 06:39

【摘要】： 高压、低速干摩擦状态是机械密封使用比较苛刻的工况之一。对此类密封,目前的研究相对较少,缺乏相关的成熟理论基础和实验数据。本文根据工业生产镍的实际工况和工作参数,提出高压、低速、无液体润滑工况下的干摩擦机械密封。该机械密封的泄漏特性、端面温度、磨损程度及使用寿命均与润滑状态下有较大差别。 本文利用ANSYS有限元分析软件,采用整体接触法建立有限元模型,分析WC和WC以及WC和石墨两种配对的端面接触情况,得出密封环端面位移、接触变形、端面应力和接触压力,最后分析其对密封性能的影响。结果表明:WC和石墨配对的密封端面完全接触,接触压力和端面应力分布较为均匀;WC和WC配对的密封端面外侧接触,形成接触区和开口区,且在接触区有应力集中。 本文通过搭建了干摩擦密封试验装置,进行了WC/WC和WC/石墨两种配对的密封性能的试验研究。在试验中改变密封的结构参数和操作参数,如载荷系数、密封介质压力和主轴转速等,并对摩擦副的表面形貌进行了观察和分析,研究在干摩擦工况下影响密封性能的主要因素。结果表明:载荷系数对密封的泄漏量有较大影响,当载荷系数小到一定程度时,密封不稳定;WC和石墨配对密封性能稳定,密封寿命较长。 在高压、低速、无液体润滑工况下,WC和石墨配对运转稳定,拥有良好的综合性能,适合于干摩擦机械密封。
【图文】：

图2一模型情况Fig.2一 3Thesituationofmodell)力边界，如图2一3中所示。在密封环的受力边界中，作用于动环上的气体压力和弹簧力所产生的轴向力倾向于使密封端面闭合;作用在静环上的气体压力使静环产生较大的径向变形，端面反压力倾向于使密封端面开启。动、静环密封端面主要有两种力:气体反压力和接触压力。根据之前分析，气体反压力为非线性函数载荷;2)位移边界，如图2一3中所示。对于动环，根据实际的密封结构，动环为浮动环，主要依靠密封端面的受力来实现轴向平衡，朱学明在计算中在浮动环内径处定义了径向约束，本文作者认为实际工况中浮动环受外压会产生径向变形，不必添加轴向约束和径向约束;对于静环

而在液体机械密封中，端面接触压力分布基本成线性分布，最大值位于最内侧，最小值位于最外侧。(2)图2一5中(a)图为WC和WC配对的端面接触压力分布，，伪)图为接触压力与气体反压力，以及接触压力与气体反压力叠加得密封端面总压力分布。图中可以看出WC和WC配对外侧接触，形成接触闭合区和锥形开口区。端面接触区域较小，应力集中分布，最大接触压力为13.559MPa。如图2一6所示，锥形开口间隙呈明显的负锥度。动、静环变形总锥度为1.465xlo一3。ZV二1*OIST=5。923*XF，YE二71。3石
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH136

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本文编号：2602619