考虑可制造性的旋转动静压密封环设计
发布时间：2021-09-29 17:03
机械密封是一种旋转机械常用的轴向密封结构,相比其他密封方式,具有更优异的密封性、更高的可靠性和更长的使用寿命。随着工业技术的不断发展,各种转动设备的工作环境变得越来越苛刻,对机械密封工作性能提出了较高要求。因此,需要发展出性能更优的非接触式机械密封结构,高性能机械密封端面结构设计、耐磨密封环材料,以及微表面纹理制造技术是获得密封高性能的重要保证。本文立足于以上应用背景,基于现有的密封端面结构和加工工艺方法,研究了制造误差对周向波度（WTD）密封环密封性能的影响,同时基于激光加工方法在自由曲面加工上的优势,提出了一种新型的端面密封结构形式。本文主要研究内容如下:（1）根据现有的润滑理论和数学方法,对机械密封的物理模型做了简化,依据有限单元法基本理论,引入JFO边界条件,在MATLAB平台上编写了考虑流体空化的薄层流体计算程序。基于有限单元法的数值解,得到机械密封性能的评价参数:液膜承载力、刚度、泄漏量和空化面积。以周向波度结构为计算实例,对密封流场做了计算,给出了流场的压力分布云图和混合密度分布云图。（2）预变形法作为周向波度密封环的一种加工方法已经被提出来,但是受到加工原理的限制,加工...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 论文选题背景
1.1.1 机械密封的应用与发展
1.1.2 机械密封的基本结构
1.1.3 非接触式机械密封端面微结构的基本原理
1.1.4 曲面纹理加工方法
1.2 端面结构与曲面加工工艺研究现状
1.2.1 密封的端面结构
1.2.2 微米级曲面加工工艺
1.2.3 激光加工在密封环微结构加工中的应用
1.3 课题来源、研究目标及主要内容
2 机械密封的计算理论模型
2.1 计算模型
2.1.1 几何模型
2.1.2 计算流体模型
2.2 有限元法理论
2.2.1 求解域的离散
2.2.2 控制方程的离散
2.2.3 离散方程的求解过程
2.2.4 机械密封的性能评价参数
2.3 周向波度密封结构的仿真结果
2.4 本章小结
3 预变形加工的误差分析
3.1 预变形模型与理论
3.1.1 预变形模型
3.1.2 密封环变形理论
3.2 仿真实验结果与讨论
3.2.1 端面结构与中径压力
3.2.2 外径压力的影响
3.2.3 转速的影响
3.3 本章小结
4 激光加工工艺误差分析
4.1 激光加工曲面的基本原理
4.2 仿真实验结果与讨论
4.2.1 平均直径压力分布
4.2.2 外径压力Po的影响
4.2.3 转速ω的影响
4.3 本章小结
5 基于激光加工工艺的密封端面结构设计
5.1 经典结构
5.1.1 周向波度结构
5.1.2 螺旋槽结构
5.2 新型结构
5.3 结果与讨论
5.3.1 压力分布曲线
5.3.2 运行参数的影响
5.3.3 结构参数的影响
5.4 飞秒激光加工效果验证验证
5.4.1 验证结构设计
5.4.2 飞秒激光加工结果
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]核主泵用流体静压密封环热装式夹具设计及预变形分析[J]. 刘彩红,金洙吉. 机械工程师. 2015(07)
[2]基于核主泵的动静压波度机械密封原理分析[J]. 刘行,刘洋,张哲贤. 科技风. 2015(03)
[3]周向波度密封环预变形平面研磨加工中的变形分析[J]. 周平,戴恒震,金洙吉,王宇,康仁科,郭东明. 机械工程学报. 2015(11)
[4]核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密磨削[J]. 霍凤伟,冯光,郭东明. 机械工程学报. 2012(21)
[5]核主泵用双锥度端面流体静压机械密封热弹流效应研究[J]. 彭旭东,刘鑫,孟祥铠,盛颂恩,李纪云. 摩擦学学报. 2012(03)
[6]核电站一回路用机械密封[J]. 王玉明,黄伟峰,李永健. 摩擦学学报. 2011(04)
[7]核主泵用动静压波度机械密封机理[J]. 王晓雪,刘莹,李京浩,黄伟峰,王玉明. 机械工程学报. 2010(24)
[8]热弹变形对核主泵用流体静压型机械密封性能的影响[J]. 彭旭东,刘伟,白少先,孟祥铠,盛颂恩. 机械工程学报. 2010(23)
[9]双螺旋槽端面密封结构参数的优化设计[J]. 刘忠,刘莹,刘向锋. 中国科学（E辑:技术科学）. 2007(07)
[10]机械端面密封技术研究现状及发展趋势[J]. 张金凤,袁寿其,曹武陵. 流体机械. 2004(10)
博士论文
[1]核主泵密封环复杂形面超精密磨削原理与方法研究[D]. 冯光.大连理工大学 2014
[2]核主泵用流体动静压型机械密封的性能研究与端面型槽优化设计[D]. 刘鑫.浙江工业大学 2012
硕士论文
[1]波度表面碳化钨密封环精密磨削工艺研究[D]. 韩晨.国防科学技术大学 2011
[2]机械密封空化效应的数值计算方法与实验研究[D]. 李京浩.清华大学 2011
本文编号：3414100
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 论文选题背景
1.1.1 机械密封的应用与发展
1.1.2 机械密封的基本结构
1.1.3 非接触式机械密封端面微结构的基本原理
1.1.4 曲面纹理加工方法
1.2 端面结构与曲面加工工艺研究现状
1.2.1 密封的端面结构
1.2.2 微米级曲面加工工艺
1.2.3 激光加工在密封环微结构加工中的应用
1.3 课题来源、研究目标及主要内容
2 机械密封的计算理论模型
2.1 计算模型
2.1.1 几何模型
2.1.2 计算流体模型
2.2 有限元法理论
2.2.1 求解域的离散
2.2.2 控制方程的离散
2.2.3 离散方程的求解过程
2.2.4 机械密封的性能评价参数
2.3 周向波度密封结构的仿真结果
2.4 本章小结
3 预变形加工的误差分析
3.1 预变形模型与理论
3.1.1 预变形模型
3.1.2 密封环变形理论
3.2 仿真实验结果与讨论
3.2.1 端面结构与中径压力
3.2.2 外径压力的影响
3.2.3 转速的影响
3.3 本章小结
4 激光加工工艺误差分析
4.1 激光加工曲面的基本原理
4.2 仿真实验结果与讨论
4.2.1 平均直径压力分布
4.2.2 外径压力Po的影响
4.2.3 转速ω的影响
4.3 本章小结
5 基于激光加工工艺的密封端面结构设计
5.1 经典结构
5.1.1 周向波度结构
5.1.2 螺旋槽结构
5.2 新型结构
5.3 结果与讨论
5.3.1 压力分布曲线
5.3.2 运行参数的影响
5.3.3 结构参数的影响
5.4 飞秒激光加工效果验证验证
5.4.1 验证结构设计
5.4.2 飞秒激光加工结果
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]核主泵用流体静压密封环热装式夹具设计及预变形分析[J]. 刘彩红,金洙吉. 机械工程师. 2015(07)
[2]基于核主泵的动静压波度机械密封原理分析[J]. 刘行,刘洋,张哲贤. 科技风. 2015(03)
[3]周向波度密封环预变形平面研磨加工中的变形分析[J]. 周平,戴恒震,金洙吉,王宇,康仁科,郭东明. 机械工程学报. 2015(11)
[4]核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密磨削[J]. 霍凤伟,冯光,郭东明. 机械工程学报. 2012(21)
[5]核主泵用双锥度端面流体静压机械密封热弹流效应研究[J]. 彭旭东,刘鑫,孟祥铠,盛颂恩,李纪云. 摩擦学学报. 2012(03)
[6]核电站一回路用机械密封[J]. 王玉明,黄伟峰,李永健. 摩擦学学报. 2011(04)
[7]核主泵用动静压波度机械密封机理[J]. 王晓雪,刘莹,李京浩,黄伟峰,王玉明. 机械工程学报. 2010(24)
[8]热弹变形对核主泵用流体静压型机械密封性能的影响[J]. 彭旭东,刘伟,白少先,孟祥铠,盛颂恩. 机械工程学报. 2010(23)
[9]双螺旋槽端面密封结构参数的优化设计[J]. 刘忠,刘莹,刘向锋. 中国科学（E辑:技术科学）. 2007(07)
[10]机械端面密封技术研究现状及发展趋势[J]. 张金凤,袁寿其,曹武陵. 流体机械. 2004(10)
博士论文
[1]核主泵密封环复杂形面超精密磨削原理与方法研究[D]. 冯光.大连理工大学 2014
[2]核主泵用流体动静压型机械密封的性能研究与端面型槽优化设计[D]. 刘鑫.浙江工业大学 2012
硕士论文
[1]波度表面碳化钨密封环精密磨削工艺研究[D]. 韩晨.国防科学技术大学 2011
[2]机械密封空化效应的数值计算方法与实验研究[D]. 李京浩.清华大学 2011
本文编号：3414100
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3414100.html
