机械密封环表面结构形貌的设计与制造机理研究

发布时间：2021-02-20 02:01

　　机械密封动静环端面摩擦副是主要密封面,是决定机械密封摩擦、磨损和密封性能的关键,同时也决定机械密封的工作寿命。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,在密封面加工出各种形状的几何形貌,实现机械密封的零泄漏和非接触式运转,是行之有效的方法。介绍了一种在密封环端面具有微观凹腔和宏观泵送槽的新型机械密封,基于流体动压润滑理论,对其表面的微观和宏观几何形貌进行了初步设计。采用先进的激光表面微造型技术（LST）,利用“单脉冲同点间隔多次”激光加工工艺,在SiC试样上进行激光微造型试验,分析输出波长、激光输出功率,脉冲宽度、重复频率、重叠系数等激光加工参数和辅助气体对SiC材料几何形貌加工质量的影响。成功地在机械密封环端面加工出高质量的微观凹腔和宏观泵送槽,解决了机械密封环端面跨尺度加工的难题。基于机械密封流体动压润滑成膜理论,建立了端面具有规则微观几何形貌的机械密封流体动压润滑的数学模型,结合雷诺空穴边界条件,利用多重网格法求解此数学模型。引入密封端面间流体膜的平均无量纲压力作为衡量激光表面微造型机械密封润滑性能的标准,主要分析了机械密封工况参数（转速... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

密封间隙c=2.0刀m，(2)无量纲压力等压线分布

且由图4.1(z)可知，产生空化效应的区域2和3明显小于空化区域1和2，峰值压力区2和3明显要大于峰值压力区1和4，由于两相邻微凹腔之间所产生的流体动压效应相互叠加和祸合，中间两个微凹腔所产生的流体动压力明显要大于边界两侧的微凹腔所产生的流体动压力，在这一计算区域所产生的平均无量纲压力Pav二2.1579225。图4.2为单个微凹腔的压力分布图，由于在计算时，预先给定边界条件，没有考虑到两相邻凹腔流体动压效应相互叠加和祸合的现象，计算所得的流体动压力较小，其平均无量纲压力Pav二1.6782493。由以上分析可以得出，由于微凹腔所产生的流体动压效应相互叠加和祸合，增强了流体动压效应，因此在进行数值计算时，如果只对一个微凹腔的控制单元进行数值计算，计算所得的流体动压力会偏小。如果对整个径向列的微凹腔进行数值计算，则会导致计算量太大，普通的电子计算机很难实现，因此本文只对一列径向四个微凹腔进行数值计算。

腔的一个径向控制单元的无量纲压力分布图。结合图4.1不难得出，在控制单元内，无量纲压力的分布规律相同，只是随着密封间隙。的减小，平均无量纲压力逐渐增大。密封间隙与平均无量纲压力的关系如图4.5所示。灿喇鲜瞬颐舜;颐晌!图4.5密封间隙c与平均无量纲压力Pav的关系曲线由图4.5可以得出，当其他参数不变时，平均无量纲压力paV随着密封间隙。的增大而减小。密封间隙越小，流体膜的平均无量纲压力越大，当密封间隙趋近于零时，流体膜的平均无量纲压力趋近于无穷大。当密封间隙。‘1.0卿时，随着密封间隙。的增大，平均无量纲压力paV迅速减小;当密封间隙1.0<c<4.0卿时，随着密封间隙。的增大，平均无量纲压力户av减小趋势变缓;当密封间隙4.0娜‘。时


本文编号：3042052