基于弹性微极流体润滑理论机械密封混合摩擦的研究
发布时间：2021-11-05 21:12
在机械密封装置中,除了轻载、高速或高粘工况的机械密封处于全膜流体润滑状态外,实际运转中的机械密封绝大部分是在混合摩擦状态下工作。实际上机械密封的密封端面都是凸凹不平的粗糙表面,而密封面间的液膜都是极薄的,基本上是与表面粗糙度处于同一数量级。自薄膜润滑概念提出以来,对它的研究有了很大的发展,薄膜润滑在表观上体现为膜厚很小,接近润滑分子微粒的尺度,因而与弹性流体润滑相比,它需要考虑微粒的尺度效应。首先本文基于机械密封混合摩擦模型,考虑弹性微极流体效应对机械密封混合摩擦的影响,建立了合理的弹性微极流体点接触的二维数学模型,用有限差分法和C语言自行编程,求解点接触雷诺二维控制方程,获得了不同微极参数下流场的压力分布和油膜厚度图等。但将弹性润滑理论应用于机械密封的研究,再之弹流润滑问题的求解涉及到弹性变形和流体动力润滑之间的多物理量耦合作用的分析,没有现成的商业软件可直接解决这个问题,计算难度相当大,因此对该问题的研究并不多见。因而开展对机械密封在弹流润滑微极流场混合摩擦的研究有着重要的实际意义。另外,防漏问题是机械密封的根本,泄漏量的计算显得尤为重要,所以对密封间隙的流场的研究具有现实意义。在...
【文章来源】： 兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：106 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
1.1 弹性微极流体润滑理论应用于机械密封发展历史和趋势
1.1.1 国内外弹流理论研究现状
1.1.2 机械密封环的耦合分析研究现状
1.1.3 机械密封环的变工况和优化研究现状
1.1.4 弹流试验的研究现状
1.1.5 等温点接触弹流理论分析方法数值计算法的研究现状
1.2 机械端面密封的基本概念
1.2.1 机械端面密封的组成
1.2.2 机械密封中点接触弹流的主要参数
1.3 研究意义和必要性
1.4 弹流理论应用于机械密封的展望研究
1.5 课题的来源与主要研究方向
1.5.1 课题来源、目的
1.5.2 本课题的主要工作
1.6 本章小节
第2章 波纹管机械密封使用性能及相关标准
2.1 机械密封使用性能及其表征方法
2.1.1 泄漏量
2.1.1.1 流体摩擦状态下的泄漏量
2.1.1.2 边界摩擦状态下的泄漏量
2.1.1.3 混合摩擦状态下的泄漏量
2.1.2 功率消耗
2.1.3 pν 值
2.1.3.1 工况pν值
2.1.3.2 工作 Pcν值及 Pcν值
2.1.3.3 极限（pcν）值
2.1.4 磨损率
2.1.5 使用寿命
2.2 机械密封国内外主要相关标准
2.2.1 JB/T4127.1—1999《机械密封技术条件》
2.2.1.1 机械密封主要零件的主要技术要求
2.2.1.2 机械密封性能要求
2.2.2 GB/T14211—93《机械密封试验方法》
2.2.2.1 适用范围
2.2.2.2 试验内容
2.2.2.3 试验条件
2.3 本章小节
第3章 机械密封端面摩擦特性的研究
3.1 机械密封端面轴向受力分析
3.2 机械密封端面摩擦机理
3.3 机械密封端面摩擦状态分析及判断
3.3.1 机械密封端面摩擦状态分析
3.3.2 机械密封端面摩擦状态的判断
3.4 端面摩擦特性对泄漏特性和使用寿命的影响
第4章 机械密封混合摩擦微极流体弹性润滑稳态分析
4.1 混合摩擦微极流体弹性润滑稳态祸合分析的基本理论
4.1.1 弹性接触
4.1.1.1 实际粗糙表面的接触
4.1.1.2 点接触的几何关系
4.1.1.3 密封副摩擦面特征
4.2 雷诺方程
4.2.1 雷诺方程的一般形式及其意义
4.2.2 雷诺方程的边界条件与初始条件
4.2.2.1 边界条件
4.2.2.2 初始条件
4.2.2.3 考虑粘度、密度沿膜厚方向变化的影响
4.2.2.4 考虑表面粗糙度的影响
4.3 机械密封混合摩擦微极流体弹性润滑模型的构建
4.3.1 建模前提
4.3.2 机械密封混合摩擦的力学模型
4.3.3 混合摩擦状态下数学模型建立
4.3.4 液膜的几何模型
4.3.5 密封面弹性接触力模型
4.3.6 润滑油密度方程
4.4 本章小节
第5章 弹性微极流体润滑理论机械密封混合摩擦的数值模拟
5.1 基本方程的无量纲化
5.2 复合直接迭代法的计算机流程简图
5.3 边界条件的处理
5.4 性能参数
5.5 实例分析
5.5.1 理论计算结果和分析
5.5.2 速度场计算与分析
5.5.3 泄漏量和摩擦系数的计算
5.5.4 摩擦功耗的计算
5.5.5 与其它典型模型的比较
5.6 本章小节
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录A:攻读硕士学位期间所发表的学术论文
附录B:程序
附录C:输出数据
【参考文献】：
期刊论文
[1]固液两相流体弹流润滑研究 [J]. 卢立新,张和豪. 润滑与密封. 2006(11)
[2]机械密封端面摩擦特性参数及其测试技术 [J]. 魏龙,顾伯勤,孙见君,刘其和,张国东. 润滑与密封. 2006(11)
[3]弹流润滑问题求解软件框架的构建 [J]. 耿海鹏,戚社苗,郭海刚,虞烈. 润滑与密封. 2006(02)
[4]重载条件下油膜轴承弹流问题的数值分析 [J]. 黄庆学,王建梅,李玉贵,杜晓钟,赵春江. 太原重型机械学院学报. 2004(S1)
[5]激光加工的多孔端面机械密封的性能数值分析 [J]. 于新奇,蔡仁良. 现代制造工程. 2004(07)
[6]收敛楔形间隙中流体流动的数值模拟 [J]. 蒋小文,顾伯勤. 润滑与密封. 2004(03)
[7]薄膜润滑中的微极流体效应 [J]. 张朝辉,雒建斌,温诗铸. 力学学报. 2004(02)
[8]表面横向粗糙峰对点接触热弹流润滑的影响 [J]. 高雷鸣,姜明,杨沛然. 润滑与密封. 2004(01)
[9]机械密封端面摩擦工况研究进展 [J]. 魏龙,顾伯勤,孙见君. 润滑与密封. 2003(05)
[10]螺旋槽上游泵送机械密封端面参数结构优化 [J]. 胡丹梅,郝木明,彭旭东,吴德利. 润滑与密封. 2003(01)
本文编号：3478517
【文章来源】： 兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：106 页
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摘要
Abstract
插图索引
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第1章 绪论
1.1 弹性微极流体润滑理论应用于机械密封发展历史和趋势
1.1.1 国内外弹流理论研究现状
1.1.2 机械密封环的耦合分析研究现状
1.1.3 机械密封环的变工况和优化研究现状
1.1.4 弹流试验的研究现状
1.1.5 等温点接触弹流理论分析方法数值计算法的研究现状
1.2 机械端面密封的基本概念
1.2.1 机械端面密封的组成
1.2.2 机械密封中点接触弹流的主要参数
1.3 研究意义和必要性
1.4 弹流理论应用于机械密封的展望研究
1.5 课题的来源与主要研究方向
1.5.1 课题来源、目的
1.5.2 本课题的主要工作
1.6 本章小节
第2章 波纹管机械密封使用性能及相关标准
2.1 机械密封使用性能及其表征方法
2.1.1 泄漏量
2.1.1.1 流体摩擦状态下的泄漏量
2.1.1.2 边界摩擦状态下的泄漏量
2.1.1.3 混合摩擦状态下的泄漏量
2.1.2 功率消耗
2.1.3 pν 值
2.1.3.1 工况pν值
2.1.3.2 工作 Pcν值及 Pcν值
2.1.3.3 极限（pcν）值
2.1.4 磨损率
2.1.5 使用寿命
2.2 机械密封国内外主要相关标准
2.2.1 JB/T4127.1—1999《机械密封技术条件》
2.2.1.1 机械密封主要零件的主要技术要求
2.2.1.2 机械密封性能要求
2.2.2 GB/T14211—93《机械密封试验方法》
2.2.2.1 适用范围
2.2.2.2 试验内容
2.2.2.3 试验条件
2.3 本章小节
第3章 机械密封端面摩擦特性的研究
3.1 机械密封端面轴向受力分析
3.2 机械密封端面摩擦机理
3.3 机械密封端面摩擦状态分析及判断
3.3.1 机械密封端面摩擦状态分析
3.3.2 机械密封端面摩擦状态的判断
3.4 端面摩擦特性对泄漏特性和使用寿命的影响
第4章 机械密封混合摩擦微极流体弹性润滑稳态分析
4.1 混合摩擦微极流体弹性润滑稳态祸合分析的基本理论
4.1.1 弹性接触
4.1.1.1 实际粗糙表面的接触
4.1.1.2 点接触的几何关系
4.1.1.3 密封副摩擦面特征
4.2 雷诺方程
4.2.1 雷诺方程的一般形式及其意义
4.2.2 雷诺方程的边界条件与初始条件
4.2.2.1 边界条件
4.2.2.2 初始条件
4.2.2.3 考虑粘度、密度沿膜厚方向变化的影响
4.2.2.4 考虑表面粗糙度的影响
4.3 机械密封混合摩擦微极流体弹性润滑模型的构建
4.3.1 建模前提
4.3.2 机械密封混合摩擦的力学模型
4.3.3 混合摩擦状态下数学模型建立
4.3.4 液膜的几何模型
4.3.5 密封面弹性接触力模型
4.3.6 润滑油密度方程
4.4 本章小节
第5章 弹性微极流体润滑理论机械密封混合摩擦的数值模拟
5.1 基本方程的无量纲化
5.2 复合直接迭代法的计算机流程简图
5.3 边界条件的处理
5.4 性能参数
5.5 实例分析
5.5.1 理论计算结果和分析
5.5.2 速度场计算与分析
5.5.3 泄漏量和摩擦系数的计算
5.5.4 摩擦功耗的计算
5.5.5 与其它典型模型的比较
5.6 本章小节
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录A:攻读硕士学位期间所发表的学术论文
附录B:程序
附录C:输出数据
【参考文献】：
期刊论文
[1]固液两相流体弹流润滑研究 [J]. 卢立新,张和豪. 润滑与密封. 2006(11)
[2]机械密封端面摩擦特性参数及其测试技术 [J]. 魏龙,顾伯勤,孙见君,刘其和,张国东. 润滑与密封. 2006(11)
[3]弹流润滑问题求解软件框架的构建 [J]. 耿海鹏,戚社苗,郭海刚,虞烈. 润滑与密封. 2006(02)
[4]重载条件下油膜轴承弹流问题的数值分析 [J]. 黄庆学,王建梅,李玉贵,杜晓钟,赵春江. 太原重型机械学院学报. 2004(S1)
[5]激光加工的多孔端面机械密封的性能数值分析 [J]. 于新奇,蔡仁良. 现代制造工程. 2004(07)
[6]收敛楔形间隙中流体流动的数值模拟 [J]. 蒋小文,顾伯勤. 润滑与密封. 2004(03)
[7]薄膜润滑中的微极流体效应 [J]. 张朝辉,雒建斌,温诗铸. 力学学报. 2004(02)
[8]表面横向粗糙峰对点接触热弹流润滑的影响 [J]. 高雷鸣,姜明,杨沛然. 润滑与密封. 2004(01)
[9]机械密封端面摩擦工况研究进展 [J]. 魏龙,顾伯勤,孙见君. 润滑与密封. 2003(05)
[10]螺旋槽上游泵送机械密封端面参数结构优化 [J]. 胡丹梅,郝木明,彭旭东,吴德利. 润滑与密封. 2003(01)
本文编号：3478517
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