可控中间环式机械密封动态分析

发布时间：2017-09-27 20:04

  本文关键词：可控中间环式机械密封动态分析

  更多相关文章： 机械密封 中间环 耦合振动 泄漏量

【摘要】：可控中间环式机械密封是一种新型中间环速度可控的机械密封装置。本文根据查阅的相关文献,对传统的机械密封装置的发展状况、工作原理和典型的结构进行了介绍；对比传统机械密封工作的利弊,引入了新的结构设计；并分析了在平稳运行的情况下密封环发生振动时对密封装置中主要参数的影响。 针对非接触式机械密封在低转速状态下密封面相对转速的不稳定性,通过对传统机械密封整体原理和结构的充分分析,运用TRIZ理论,以技术冲突为切入点,运用39个工程参数和40条发明原理解决技术冲突的矛盾,并转化为特定的解——“调节器原理(24)”和“组合原理(5)”,并由此采取设置速度可控的中间旋转环的方法,改善了非接触式机械密封在低转速状态下密封面相对转速低且不稳定性的现状,提高了机械密封的工作稳定性和使用寿命。并根据调节器原理和组合原理,选取齿轮轮系为改变中间环转速的驱动装置,对整个装置进行结构设计和可行性分析。 在机械密封系统中,泄漏量和使用寿命是评价其性能的主要指标,而在实际运行中,由于受到工况条件或密封本身变化的影响,密封环或多或少的会产生振动,从而影响到整个密封系统的正常运行,所以,对其振动产生的影响进行研究是非常关键的。 (1)在加入了中间环的基础上,选取中间环和静环为研究对象,以静环为浮动环进行受力分析,确定对参数泄漏量、接触力,液膜力等计算方程进行推导。 (2)在密封系统运行平稳的基础上分析其运动特点,在增加密封环的章动和进动的情况下建立振动的模型,并推导静环的轴向受力方程和泄漏量的计算方程,并将章动角和进动角产生的影响结合起来,推导密封环端面的液膜力和和接触力的方程,最后在耦合运动情况下分析了泄漏量的变化。 (3)根据推导出的方程,利用MATLAB编程,分别分析了在改变端面夹角、弹簧刚度、内外介质压力的情况下对密封的轴向位移、液膜压力、接触力、泄漏量等参数的影响,并对参数改变情况下对整个密封系统产生的影响进行了分析。对于端面夹角,夹角增大液膜压力和总的液膜压力增大,接触力减小,泄漏量增大；对于弹簧刚度,刚度越大,总的液膜压力减小,接触力增大,泄漏量减小；对于内外介质压力的变化造成的影响,内介质压力的变化对密封振动的影响相比外介质压力的影响较弱一些,外介质压力越大,密封介质越容易进入密封端面,造成端面液膜压力增大,接触力减小,内外径压差增大会导致泄漏量增多. 四个参数的改变都会对密封系统产生影响,但只要参数取值在规定的范围内,密封环之间被破坏掉的平衡会重新建立,虽然最终不会对整个密封系统的运行造成较大的破坏,但是会对系统造成不利影响。
【关键词】：机械密封 中间环 耦合振动 泄漏量
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-13
• 1.1 研究的目的和意义10
• 1.2 相关理论的国内外发展现状及分析10-12
• 1.3 课题来源12
• 1.4 本论文主要的研究内容、关键问题和难点分析12
• 1.5 本章小结12-13
• 2 速度可控中间环机械密封装置的设计13-29
• 2.1 速度可控中间环机械密封研究现状分析13-14
• 2.2 控中间环机械密封装置设计的理论基础14-15
• 2.2.1 TRIZ论的来源和概念14
• 2.2.2 冲突解决的原理14-15
• 2.3 密封中间环的设计的过程15-19
• 2.3.1 对问题的分析15-18
• 2.3.2 速度可控的中间环旋转密封18-19
• 2.4 驱动形式的选择和安装的结构特性19-21
• 2.4.1 驱动形式的选择19-20
• 2.4.2 速度可控中间环机械密封安装结构20-21
• 2.5 速度可控中间环的结构设计21-28
• 2.5.1 中间环和传动系统的结构21
• 2.5.2 中间环参数的选择和设计21-28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 速度可控中间环机械密封系统分析29-39
• 3.1 机械密封环的受力分析29-32
• 3.1.1 在不同的运行状态下机械密封环的受力分析29-31
• 3.1.2 密封环端面的受力平衡分析31-32
• 3.2 关于密封端面间液膜压力的计算模型32-36
• 3.2.1 关于密封端面的润滑理论分析32-35
• 3.2.2 密封端面间的液膜压力计算35-36
• 3.3 机械密封泄漏问题的研究36-37
• 3.4 本章小结37-39
• 4 机械密封环动态方程的建立和分析39-48
• 4.1 机械密封环的主要振动特性39-42
• 4.1.1 关于密封环的耦合振动的模型建立和计算分析39-42
• 4.2 关于密封环在振动过程中参数的确定和分析42-45
• 4.2.1 密封副间液膜厚度的分析与求解42
• 4.2.2 关于密封端面液膜压力的分析和计算42-44
• 4.2.3 端面液膜在轴向的刚度和在旋转方向的阻尼的分析和计算44
• 4.2.4 关于密封端面接触压力和接触力的分析及计算44-45
• 4.2.5 关于泄漏量的求解45
• 4.3 机械密封振动的方程总的分析和求解45-46
• 4.3.1 密封振动的耦合总的方程的分析及求解计算45-46
• 4.4 本章小结46-48
• 5 机械密封的动态分析48-66
• 5.1 振动过程中各个参数变化分析49-52
• 5.1.1 轴向位移和速度的变化49-50
• 5.1.2 密封静环偏转角度和角速度的变化50-51
• 5.1.3 密封端面液膜压力的变化51
• 5.1.4 密封端面总的接触力和液膜力的变化51-52
• 5.1.5 关于端面泄漏量的变化52
• 5.2 密封参数的改变对密封系统的影响52-65
• 5.2.1 密封端面夹角的变化对振动的影响53-56
• 5.2.2 弹簧的刚度的变化对密封环的振动的影响56-59
• 5.2.3 密封端面内径处介质压力的变化对密封环振动的影响59-62
• 5.2.4 密封端面外径处介质压力的变化对密封环振动的影响62-65
• 5.3 本章小结65-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果71-72
• 致谢72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李体轩,侯宝霞;液化石油气注射泵超高速高压机械密封开发[J];流体机械;1997年08期

2 李海潮;;新型节能污水泵综合性能探讨[J];通用机械;2007年12期

3 尹富新;;机械密封特性分析[J];农机使用与维修;2010年01期

4 王志圣;;几种流体动压和静压机械密封[J];机械;1985年03期

5 周伟;;155型卡式机械密封在交直流润滑油泵上的应用[J];电力安全技术;2008年11期

6 胡征宇,吴大转,王乐勤;船用高压组合机械密封装置的设计[J];工程设计学报;2005年01期

7 戚盛墀;;水泵机械密封材料的改进[J];内燃机车;1977年04期

8 陈友侃;;进口机床的一种机械密封结构[J];机械制造;1991年04期

9 张秋元;;机械密封的腐蚀与防护[J];今日科苑;2009年18期

10 顾永泉;吴宗祥;王丽娟;;机械密封的端面温度[J];流体机械;1985年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 高华;张守森;张凯;;多相泵机械密封的性能研究[A];第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集(下)[C];2011年

2 叶有楠;刘晓辉;;GPA95机械密封国产化问题及对策[A];中国有色金属学会第五届学术年会论文集[C];2003年

3 陈月环;毛文忠;赵彩虹;;热油泵高压端机械密封的改造[A];2000年晋冀鲁豫鄂蒙六省区机械工程学会学术研讨会论文集（河南分册）[C];2000年

4 廖和滨;杨晓翔;刘康林;郭金泉;;机械密封静环温度场的有限元分析[A];第二届全国工业摩擦学大会暨第七届全国青年摩擦学学术会议会议论文集[C];2004年

5 王双年;;机械密封改进在实际生产中的应用[A];中国石油石化工程技术和物装手册（第二分册）[C];2003年

6 王劲;;沉没辊机械密封失效分析与对策[A];2004年全国炼钢、轧钢生产技术会议文集[C];2004年

7 廖和滨;杨晓翔;刘康林;郭金泉;;机械密封静环温度场的有限元分析[A];第二届全国工业摩擦学大会暨第七届全国青年摩擦学学术会议会议论文集[C];2004年

8 朱孝平;汪久根;周桂如;;机械密封中表面形貌的影响分析[A];第三届全国青年摩擦学学术会议论文集[C];1995年

9 刘彤;;不能忽视的机械密封质量检验程序[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年

10 荆志巍;;汽车涂装工厂机械密封问题分析解决[A];设备管理与维修实践和探索论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 特约记者 张敬霞;八成新 九成熟 十分绝[N];中国石油报;2011年

2 通讯员 张敬霞;石化“十大绝招绝技”十分绝![N];大庆日报;2011年

3 山西原平化学工业集团有限公司 窦宏庆;泵用机械密封的泄漏分析及检修[N];山西科技报;2009年

4 钟烨辉;我国成功掌握核级泵机械密封技术[N];中国工业报;2010年

5 吴宏富;驰骋在微纳米、机械密封王国[N];经理日报;2009年

6 刘伊婷;机械密封件实物质量合格率99.5%[N];中国质量报;2008年

7 张德志;机械密封件产品抽查 合格率99.5%企业被曝光[N];中国工业报;2008年

8 王秋　整理;把个人钻研变成一群人的事业[N];工人日报;2011年

9 沈文;国产化需新思路新技术新工艺[N];中国石化报;2010年

10 本报记者 成吉昌;追求机械密封技术的最高境界[N];中国机电日报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘鑫;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];浙江工业大学;2012年

2 孙见君;机械密封泄漏预测理论及其应用研究[D];南京工业大学;2006年

3 王和顺;干气密封运行状态稳定性的研究[D];西南交通大学;2006年

4 万轶;表面织构与合金化改善密封材料摩擦学性能研究[D];南京理工大学;2008年

5 任婕;泡沫镍/聚四氟乙烯机械密封复合材料及摩擦学行为研究[D];武汉理工大学;2012年

6 丁雪兴;干气密封螺旋槽润滑气膜的稳、动态特性研究[D];兰州理工大学;2008年

7 胡志栋;端面油膜密封缝隙变粘度流体流动特性及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

8 宫燃;传动装置动密封失效分析及试验研究[D];浙江大学;2009年

9 张玲洁;颗粒、晶须强韧化碳化硅陶瓷及在密封环中的应用[D];浙江大学;2012年

10 周剑锋;机械密封中的热流体动力效应研究[D];南京工业大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 牛苗苗;可控中间环式机械密封动态分析[D];西华大学;2013年

2 张贺房;圆柱孔端面机械密封的数值分析[D];河北科技大学;2010年

3 周亚军;机械密封在机泵上的应用及故障处理[D];山东大学;2011年

4 王燕;基于CFD的微孔端面机械密封流场分析及性能研究[D];兰州理工大学;2011年

5 李京浩;机械密封空化效应的数值计算方法与实验研究[D];清华大学;2011年

6 李春芳;单螺杆压缩机机械密封的研究与改进[D];辽宁工程技术大学;2012年

7 丁洋;浸油端面方孔机械密封摩擦学性能研究[D];昆明理工大学;2013年

8 黄建平;槽腔耦合端面液体机械密封内流场及性能研究[D];江苏大学;2010年

9 潘宁;双向自上游泵送机械密封性能研究[D];昆明理工大学;2009年

10 高杰;烟气脱硫泵用机械密封摩擦副温度场研究[D];昆明理工大学;2012年

，

本文编号：931614