摩擦副表面微结构在机械密封中的应用基础研究

发布时间：2022-12-10 02:39

　　合适的摩擦副表面微结构能有效降低机械装置运行过程中产生的摩擦、磨损,提高运转稳定性。摩擦副表面微结构的改变不仅体现在有意识的开设参数不同的规则微型槽,加工方法产生的不规则表面微结构也会对密封性能产生影响。因此,研究不同加工方法处理的摩擦副端面微结构在机械密封中的应用具有十分重要的意义。本文以磨削加工和电化学光整加工的摩擦副表面微结构为主要研究对象,结合分形几何理论旨在探讨摩擦副表面微结构对流体动压润滑和微观流体动压效应的影响,并通过对比研究以期选择最优加工方法处理摩擦副端面。首先,基于运用在可变流体动力润滑的Reynolds方程,探讨了表面微结构在机械密封中作用机理;其次,结合磨削和电化学光整加工两种方法的真实表面轮廓结合分析几何理论,应用Matlab编程软件,通过W-M分形函数表征出表面粗糙度,并建立两种方法的二维和三维表面轮廓;最后,利用Ansys分析软件,对磨削加工、研磨加工和电化学光整加工三种加工方法的表面微结构还原,并对其仿真分析,揭示工况条件对流体动压效应的变化规律。研究表明:（1）摩擦副端面不平表面微结构能形成楔形间隙,产生动压效应。（2）通过在摩擦副端面开设各种形状、大... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 摩擦现象概括
        1.1.2 机械密封概述
    1.2 课题的提出
    1.3 国内外研究现状
    1.4 课题研究目标、内容、方法和技术路线
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 研究方法
        1.4.4 技术路线
第二章 规则表面微结构对流体动压效应影响
    2.1 流体动压润滑理论基础
        2.1.1 流体动力润滑及润滑膜形成原理
        2.1.2 微观流体动压效应
        2.1.3 流体动压润滑Reynolds方程的推导
    2.2 规则表面微结构
    2.3 三种微孔端面规则槽型动压效应仿真模拟
        2.3.1 几何模型
        2.3.2 网格划分
        2.3.3 基本假设和控制方程
        2.3.4 边界条件设置
        2.3.5 模拟计算
        2.3.6 三种端面压力分布规律
        2.3.7 工况参数对液膜压力的影响
        2.3.8 数据处理及结果分析
    2.4 本章小结
第三章 加工方法与不规则表面微结构的关系
    3.1 不规则表面微结构
        3.1.1 磨削加工
        3.1.2 电化学光整加工
    3.2 分形几何理论表征表面微结构
        3.2.1 分形几何概述
        3.2.2 不规则表面微结构的分形函数
        3.2.3 两种加工方法的分形表面模拟
    3.3 三种常用精加工方法的表面微结构模拟分析
    3.4 表面微观形貌对动压效应的影响
    3.5 本章小结
第四章 机械密封实验装置设计
    4.1 实验装置要求
    4.2 实验平台的基本构成
    4.3 电机的选型
    4.4 密封腔的设计
    4.5 液压系统的设计
    4.6 测试系统选择
        4.6.1 液膜厚度的测量
        4.6.2 液膜压力的测量
        4.6.3 密封环振动的测量
        4.6.4 泄漏量的测量
    4.7 数据采集装置的选择
    4.8 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间主要研究成果
    参与项目
    发表论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Fluent两种螺旋槽密封微间隙三维流场分析（英文）[J]. 王晓岗,阿达依·谢尔亚孜旦.  机床与液压. 2017(24)
[2]表面织构对内燃机缸套-活塞环系统摩擦性能的影响[J]. 苗嘉智,郭智威,袁成清.  摩擦学学报. 2017(04)
[3]结合面形貌特性对模态耦合不稳定系统的影响[J]. 李小彭,潘五九,高建卓,李树军,赵光辉,闻邦椿.  机械工程学报. 2017(05)
[4]配副金属表面粗糙度对丁腈橡胶O型圈摩擦学特性的影响[J]. 沈明学,董峰,彭旭东,孟祥铠,王玉明.  摩擦学学报. 2016(03)
[5]表面织构创新设计的研究回顾及展望[J]. 王静秋,王晓雷.  机械工程学报. 2015(23)
[6]Improving Tribological Performance of Gray Cast Iron by Laser Peening in Dynamic Strain Aging Temperature Regime[J]. FENG Xu,ZHOU Jianzhong,MEI Yufen,HUANG Shu,SHENG Jie,ZHU Weili.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(05)
[7]电化学光整加工的进展及其应用[J]. 阿达依·谢尔亚孜旦,库兰·库龙卡可,买买提明·艾尼,周进锦.  机床与液压. 2011(24)
[8]孔结构参数对端面密封压力场特性的影响[J]. 丁雪兴,佘志刚,王燕,朱丽,杨环.  兰州理工大学学报. 2011(06)
[9]基于ANSYS CFX的多孔端面机械密封膜压分析[J]. 陈汇龙,陈萍,丁郁华,翟晓,黄建平,彭正东.  润滑与密封. 2010(11)
[10]基于CFD的螺旋槽干气密封端面流场流态分析[J]. 丁雪兴,富影杰,张静,张伟政,俞树荣.  排灌机械工程学报. 2010(04)

硕士论文
[1]表面微观几何形貌对液膜形成及其影响的研究[D]. 江丽汗·冬德尔汗.新疆大学 2017
[2]微造型在机械密封作用中若干关键问题的探讨[D]. 张红欣.新疆大学 2017
[3]基于电化学光整加工的机械密封工作面磨损特性的研究[D]. 古丽孜依娜·马哈孜.新疆大学 2012



本文编号：3715885