基于分形理论的干气密封摩擦振动理论分析与实验研究

发布时间：2020-12-02 11:27

　　随着现代工业的迅猛发展,对旋转轴端用动密封的要求越来越高。干气密封作为一种非触接式密封,因所具有的低泄漏率、高可靠性、适用介质广等特点而备受青睐。然而工程师们在实际工作中发现,由于受到加工制造水平、装配过程误差及工作工况等因素的影响,干气密封系统动环与静环端面间在启动、停止以及运行期间都有可能会出现接触摩擦的情况。与此同时,接触摩擦的发生将伴随着动环与静环端面间的振动、磨损、噪声、温升等现象,整个密封系统将可能会因此而发生失稳,甚至失效。这其中的摩擦振动是在摩擦磨损过程中产生的最为普遍的现象,蕴含着许多反映系统摩擦学特征和摩擦状态的信息。因此,对干气密封系统动环与静环端面间进行干摩擦状态下的摩擦振动研究具有至关重要的意义。本文主要针对干气密封系统动环与静环端面间滑动接触时的摩擦振动进行研究。从摩擦界面的微观接触力学出发,重新定义了微凸体的接触变形方式及在载荷作用下微凸体根部的基底长度,并结合分形理论,分别构建了摩擦振动系统的法向接触刚度分形模型和切向接触刚度分形模型,然后将干气密封端面摩擦系统简化为两自由度模型,并结合摩擦系统特性参数,建立两自由度干气密封滑动摩擦界面摩擦振动系统模型。... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

理想刚性光滑平面与固定粗糙表面的接触

为了便于构建微凸体接触分形模型,在这里我们做出如下假设:a)固定粗糙表面的表面形貌各向同性;b)固定粗糙表面上各相邻微凸体之间无相互作用;c)弹性接触产生的强化作用在固定粗糙表面微凸体接触过程中不予考虑;d)接触过程中固定粗糙表面的材料硬度保持不变;e)只考虑塑性接触变形过程与弹性接触变形过程这两个接触状态而对于中间的弹塑性变形过程由于影响不大而忽略;f)固定粗糙表面材料受力变形影响被忽略。假设后的固定粗糙表面微凸体接触变形过程,如图2.2所示。由W-M函数我们可知固定粗糙表面的粗糙性符合余弦波,那么接触变形前的微凸体可以定义为:

通过对文献【115】中给出的区域扩展系数ψ与分形维数D的值进行拟合,给出ψ关于D的函数关系,如图2.3所示。区域扩展系数ψ与分形维数D之间的函数关系为:

【参考文献】：
期刊论文
[1]高速超临界二氧化碳干气密封实际效应影响分析[J]. 沈伟,彭旭东,江锦波,李纪云.  化工学报. 2019(07)
[2]基于遗传算法的干气密封双向槽统一模型与参数优化[J]. 徐奇超,江锦波,彭旭东,李纪云,王玉明.  化工学报. 2019(03)
[3]干气密封螺旋槽衍生结构演变规律与工况适用性[J]. 江锦波,陈源,徐奇超,李纪云,彭旭东.  摩擦学学报. 2018(03)
[4]考虑微凸体相互作用的确定性接触模型[J]. 王庆朋,张力,陈斌,耿杨涛.  西安交通大学学报. 2018(03)
[5]基于微凸体接触压力分布的粗糙表面法向接触建模[J]. 王东,徐超,万强,胡杰.  固体力学学报. 2017(06)
[6]干气密封螺旋槽几何参数优选交互影响[J]. 江锦波,陈源,赵文静,李纪云,彭旭东.  化工学报. 2018(04)
[7]采用分形理论与微分几何的摆线针轮形貌模型[J]. 韩炬,李威,王志军.  西安交通大学学报. 2017(11)
[8]考虑摩擦切向力的弹塑性粗糙表面接触模型[J]. 郭永信,卞达,赵永武.  润滑与密封. 2017(08)
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[10]考虑法向载荷变化的微滑摩擦系统振动分析[J]. 徐超,李东武,陈学前,王东.  振动与冲击. 2017(13)

硕士论文
[1]侧入式单端面机械密封结构热特性数值分析与试验研究[D]. 孙星星.浙江工业大学 2016
[2]质量—弹簧—带自激振动系统的摩擦振动动力学研究[D]. 郭浩.东北大学 2013



本文编号：2895224