在以干氣密封作為軸封的旋轉(zhuǎn)機械中,干氣密封裝置除了受到密封系統(tǒng)本身自振的影響外,還受到葉輪轉(zhuǎn)子、軸承油膜力對其的影響。長時間的高頻、高速振動可能造成密封元件的磨損和損壞,甚至引起密封失效。故為了設備的穩(wěn)定、安全、可靠的工作,在研究干氣密封效應時應以大系統(tǒng)為對象。本課題以轉(zhuǎn)子-軸承-干氣密封系統(tǒng)為背景,主要以干氣密封靜環(huán)為研究分析對象,通過研究分析在系統(tǒng)不同參數(shù)下靜環(huán)的軸向振動情況,討論干氣密封系統(tǒng)的軸向穩(wěn)定性。首先,以干氣密封為研究對象,對靜環(huán)-氣膜密封系統(tǒng)進行了簡化建模并列運動方程式。對氣膜剛度和阻尼的非線性表達式進行了推導。在特定工況下,以螺旋槽角度和槽數(shù)為變量,利用MAPLE軟件,擬合得到不同參數(shù)下剛度和阻尼的非線性表達式。再利用MATLAB軟件中的Runge-Kutta法求解不同參數(shù)下的靜環(huán)-氣膜運動方程。通過對比不同參數(shù)下的時間歷程圖和相軌圖,可知振動位移隨著槽數(shù)增加,先減小再增大,槽數(shù)n=12時,靜環(huán)非線性振動位移最小;當以螺旋槽角度為變量時,角度α=78.41°時,靜環(huán)非線性振動位移最小。在上述研究基礎上,對轉(zhuǎn)子-軸承-干氣密封系統(tǒng)進行了結構簡化和建模。將轉(zhuǎn)子-軸承整體簡... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

螺旋槽干氣密封結構

工程碩士學位論文11端面氣膜壓增加形成的開啟力比作用在密封環(huán)上的閉合力大時，迫使在靜止狀態(tài)時保持接觸的動靜環(huán)兩端面分離，如果壓力運行穩(wěn)定，動靜環(huán)將處于穩(wěn)定的非接觸狀態(tài)。因為中性高壓隔離氣體如氮氣，這樣形成的高壓氣膜就完全阻塞了相對來說低壓的密封介質(zhì)泄漏通道，以此來實現(xiàn)了密封介質(zhì)的零泄漏或零逸出。2.2.1螺旋槽干氣密封的結構參數(shù)圖2.3密封動環(huán)螺旋槽結構螺旋槽槽形結構參數(shù)主要包括槽數(shù)、螺旋角、槽深比、槽臺寬比以及槽長壩長比。表2.2螺旋槽槽型結構參數(shù)名稱符號定義螺旋角α曲線上任一點處的切線與過極點的射線的交角，一般在75°左右，密封的剛漏比、氣膜剛度以及承載能力取最大值槽數(shù)n槽數(shù)時影響密封性能的重要參數(shù)，一般選擇在10到30為宜。槽深比η槽深比EE+=δη，其中E為槽深的一半，δ為氣膜厚度。最佳值范圍一般為0.35-0.6。槽臺寬比λ1=同一圓周上槽的寬度槽臺寬比整個槽臺寬度，結果在0.4到1的范圍內(nèi)，密封的性能變化不是很大，一般當其在0.6左右時，密封的剛漏比、氣膜剛度、承載能力等性能參數(shù)取最大值。槽長壩長比λ2=槽的徑向長度槽長壩長比密封面徑向長度，其值得大小反映了螺旋槽長度的大校槽長壩長比在0.4左右時，密封的氣膜剛度、剛漏比、承載能力達到最大值。2.2.2干氣密封的性能參數(shù)氣膜剛度：每個單位膜厚的變化所引起氣膜力的變化稱為剛度，一般單位為N/m。

基于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)下干氣密封非線性動力學研究203.2.2靜環(huán)-氣膜系統(tǒng)軸向振動模型圖3.2干氣密封系統(tǒng)運行模型依據(jù)動力學原理，對系統(tǒng)的構成進行分析。充分考慮靜環(huán)-氣膜系統(tǒng)中的主要非線性因素前提下，對系統(tǒng)進行理論建模。對于干氣密封，系統(tǒng)的軸向振動相較于角向振動和平面移動，對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響更大。在前輩的研究基礎上，以及現(xiàn)有的相關理論，將靜環(huán)-氣膜系統(tǒng)簡化為圖3.2所示。對于動環(huán)，不考慮微小角向擾動，其在作沒有軸向串動的自由轉(zhuǎn)動；對于靜環(huán)，受到彈簧和氣膜力共同作用，沒有角向擾動以及其他自由度擾動。這樣就將干氣密封系統(tǒng)的軸向復雜的振動問題簡化視作靜環(huán)的軸向振動問題，如圖3.3所示。假設條件：（1）動、靜環(huán)只沿軸向做振動運動，其他自由度的運動時穩(wěn)定的；（2）將系統(tǒng)氣膜部分的軸向振動模型視為是單自由度受迫振動；（3）將干氣密封系統(tǒng)氣膜視為具有非線性阻尼和剛度的彈簧；（4）假設簡諧激振力為外部瞬時激振力，軸向位移振動可假定為簡諧運動。以靜環(huán)為振子，建立氣膜-靜環(huán)系統(tǒng)軸向振動模型。圖3.3氣膜-靜環(huán)系統(tǒng)軸向振動模型

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]帶擠壓油膜阻尼器偏置盤轉(zhuǎn)子雙穩(wěn)態(tài)特性分析[D]. 李宇.中國民航大學 2019
[2]轉(zhuǎn)子—軸承—干氣密封系統(tǒng)動力學特性研究[D]. 薛建雄.蘭州理工大學 2018
[3]徑向彈性阻尼保護軸承阻尼器的動態(tài)特性研究[D]. 王偉青.南京航空航天大學 2010
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本文編號：3058098