三种不同端面几何形貌机械密封的性能试验研究
发布时间：2021-10-15 19:12
为了改善机械密封的密封性能和端面摩擦副的润滑状况,人们将表面造型技术应用于机械密封以实现机械密封的零泄漏和非接触式运转。目前研究最广最深的是上游泵送机械密封和端面凹腔结构的动压型机械密封,但这两种机械密封也有一定的缺陷：泵送槽机械密封动压力不大；凹腔机械密封在泄漏问题没有得到解决,并且在较大的端面比荷情况下磨损严重。为解决这两个问题,本课题组提出了槽腔结合造型的机械密封以同时实现零泄漏和非接触,并从理论和试验两个方面进行了研究。一、理论方面。基于流体动压润滑理论分别建立了端面泵送槽形貌和端面凹腔形貌的机械密封流体动压润滑的数学模型,介绍了求解此数学模型的数值解方法。选择研究人员此前对槽和腔研究得出的最优参数,应用CFD软件Fluent,分别对端面螺旋槽造型机械密封环、端面凹腔机械密封环和槽腔结合机械密封环的进行了数值模拟。1、对螺旋槽密封环的模拟显示：泵送槽区存在一定的动压力；整体液体压力分布在槽尾翼处较大,因此在一定的工况范围内能地域抵御介质压力。2、对凹腔密封环的模拟显示：凹腔上方及其周边能产生流体动压力；凹腔底部压力最低,最容易产生空化效应。3、对槽腔结合密封环的模拟显示：槽腔结...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型机械密封示意图
为提高密封环端面的摩擦性能，20世纪60年代，人们开始在密封环表面加工微细形貌以改善摩擦副表面间的润滑状况。1%1年，Mayer通过研究发现端面具有径向槽的机械密封拥有较普通机械密封好的摩擦性能，如图1.2(a)。1969年，Mayer又提出了端面具有弧形槽的机械密封，该弧形槽能吸入液体，具有良好的冷却、润滑作用，如图1.2和)。70年代后螺旋槽、v形槽和袋式槽等表面造型的结构相继应用在干气密封上，如图1.2(e)、(d)、(e)。1981年，J.Sedy受螺旋槽干气密封密封技术成功应用的启发，提出了上游泵送机械密封的概念，利用密封面开槽的表面造型技术产生流体动压的剪切流对抗形成泄漏的压差流，以达到零泄漏的目的，从而开始形成了液体上游泵送机械密封技术
2.1.1槽腔结合表面造型机械密封的几何模型图2.1槽腔结合表面造型机械密封的几何模型槽腔结合表面造型机械密封的几何模型如图2.1所示，它由宏观的螺旋槽和遍布整个环面的微观凹腔构成。其主要参数有:1、环端面参数:内径;‘、外径r口。2、螺旋槽参数:槽外径凡·螺旋角。、槽深Hg、槽堰宽度比卜槽坝宽度比刀和槽数Ng。如图2.1:螺旋槽的型线近似为对数螺旋槽，在极坐标下用如下方程描述:r=乓了tan。式中:r‘一动环的内半径;(2一1)拼一一螺旋线的展开角;A—螺旋线内径侧的螺旋角(即螺旋线切线与周向切线的夹角)。螺旋角a:螺旋线的起点为圆心作任意圆，在螺旋线与圆的交点处两线的切线的夹角。槽堰宽度比少:槽堰宽度比是指同一圆周在槽区的弧长与在堰区弧长的比值，它与槽数共同确定该圆周螺旋槽宽度的大小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]泵用机械密封端面摩擦因数试验研究[J]. 魏龙,顾伯勤,孙见君,冯秀. 石油化工高等学校学报. 2008(04)
[2]新型零泄漏非接触式机械密封及其激光表面微造型跨尺度加工工艺研究[J]. 符永宏,纪敬虎,杨超君,华希俊,蔡兰. 润滑与密封. 2008(01)
[3]发动机气缸表面规则微观形貌的激光加工研究[J]. 符永宏,陈志焕,陶根宁,戴金跃,王霄. 应用激光. 2006(04)
[4]激光加工多孔密封端面的摩擦性能试验研究[J]. 于新奇,彭培英,王振辉,蔡仁良. 润滑与密封. 2006(08)
[5]激光加工多孔端面机械密封[J]. 于新奇,蔡仁良. 河北科技大学学报. 2004(01)
[6]机械密封环端面流体动压槽的加工方法[J]. 张珊. 流体机械. 2000(03)
[7]表面形貌对抗擦伤能力影响的实验研究[J]. 林子光,郭炎. 机械设计. 1999(11)
[8]机械密封润滑状态及摩擦扭矩的研究[J]. 戈建志,李克永. 流体工程. 1993(01)
[9]高速透平压缩机用螺旋槽端面密封及其系统的研制[J]. 王玉明,王强,吕岩,吴天武,王治安,刘启生,王学书,顾节毅,王光元,刘光铸,于世新,王国刚,吴方耕,侯玉文,马将发,张丽莎,陈绍萍. 流体工程. 1992(04)
[10]机械密封的摩擦系数与工况参数[J]. 顾永泉. 石油大学学报(自然科学版). 1991(03)
博士论文
[1]机械密封中的热流体动力效应研究[D]. 周剑锋.南京工业大学 2006
硕士论文
[1]机械密封环表面结构形貌的设计与制造机理研究[D]. 纪敬虎.江苏大学 2008
本文编号：3438480
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型机械密封示意图
为提高密封环端面的摩擦性能，20世纪60年代，人们开始在密封环表面加工微细形貌以改善摩擦副表面间的润滑状况。1%1年，Mayer通过研究发现端面具有径向槽的机械密封拥有较普通机械密封好的摩擦性能，如图1.2(a)。1969年，Mayer又提出了端面具有弧形槽的机械密封，该弧形槽能吸入液体，具有良好的冷却、润滑作用，如图1.2和)。70年代后螺旋槽、v形槽和袋式槽等表面造型的结构相继应用在干气密封上，如图1.2(e)、(d)、(e)。1981年，J.Sedy受螺旋槽干气密封密封技术成功应用的启发，提出了上游泵送机械密封的概念，利用密封面开槽的表面造型技术产生流体动压的剪切流对抗形成泄漏的压差流，以达到零泄漏的目的，从而开始形成了液体上游泵送机械密封技术
2.1.1槽腔结合表面造型机械密封的几何模型图2.1槽腔结合表面造型机械密封的几何模型槽腔结合表面造型机械密封的几何模型如图2.1所示，它由宏观的螺旋槽和遍布整个环面的微观凹腔构成。其主要参数有:1、环端面参数:内径;‘、外径r口。2、螺旋槽参数:槽外径凡·螺旋角。、槽深Hg、槽堰宽度比卜槽坝宽度比刀和槽数Ng。如图2.1:螺旋槽的型线近似为对数螺旋槽，在极坐标下用如下方程描述:r=乓了tan。式中:r‘一动环的内半径;(2一1)拼一一螺旋线的展开角;A—螺旋线内径侧的螺旋角(即螺旋线切线与周向切线的夹角)。螺旋角a:螺旋线的起点为圆心作任意圆，在螺旋线与圆的交点处两线的切线的夹角。槽堰宽度比少:槽堰宽度比是指同一圆周在槽区的弧长与在堰区弧长的比值，它与槽数共同确定该圆周螺旋槽宽度的大小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]泵用机械密封端面摩擦因数试验研究[J]. 魏龙,顾伯勤,孙见君,冯秀. 石油化工高等学校学报. 2008(04)
[2]新型零泄漏非接触式机械密封及其激光表面微造型跨尺度加工工艺研究[J]. 符永宏,纪敬虎,杨超君,华希俊,蔡兰. 润滑与密封. 2008(01)
[3]发动机气缸表面规则微观形貌的激光加工研究[J]. 符永宏,陈志焕,陶根宁,戴金跃,王霄. 应用激光. 2006(04)
[4]激光加工多孔密封端面的摩擦性能试验研究[J]. 于新奇,彭培英,王振辉,蔡仁良. 润滑与密封. 2006(08)
[5]激光加工多孔端面机械密封[J]. 于新奇,蔡仁良. 河北科技大学学报. 2004(01)
[6]机械密封环端面流体动压槽的加工方法[J]. 张珊. 流体机械. 2000(03)
[7]表面形貌对抗擦伤能力影响的实验研究[J]. 林子光,郭炎. 机械设计. 1999(11)
[8]机械密封润滑状态及摩擦扭矩的研究[J]. 戈建志,李克永. 流体工程. 1993(01)
[9]高速透平压缩机用螺旋槽端面密封及其系统的研制[J]. 王玉明,王强,吕岩,吴天武,王治安,刘启生,王学书,顾节毅,王光元,刘光铸,于世新,王国刚,吴方耕,侯玉文,马将发,张丽莎,陈绍萍. 流体工程. 1992(04)
[10]机械密封的摩擦系数与工况参数[J]. 顾永泉. 石油大学学报(自然科学版). 1991(03)
博士论文
[1]机械密封中的热流体动力效应研究[D]. 周剑锋.南京工业大学 2006
硕士论文
[1]机械密封环表面结构形貌的设计与制造机理研究[D]. 纪敬虎.江苏大学 2008
本文编号：3438480
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