干氣密封是現(xiàn)階段較為先進(jìn)的密封形式之一,在啟停階段以及非正常運行階段通常會出現(xiàn)接觸摩擦,進(jìn)而導(dǎo)致一系列磨損問題的發(fā)生,影響干氣密封的使用壽命和利用價值。摩擦振動是摩擦副在摩擦磨損過程中所產(chǎn)生的普遍現(xiàn)象,摩擦振動信號蘊(yùn)含著大量反映摩擦副運行狀態(tài)的信息。此外,混沌理論能夠良好展現(xiàn)摩擦系統(tǒng)的非線性特征,反映系統(tǒng)變化規(guī)律。因此,提取干氣密封環(huán)在摩擦磨損過程中的變化特征,掌握摩擦磨損狀態(tài),并且根據(jù)混沌參數(shù)研究密封環(huán)表面的摩擦學(xué)性能變化,可為干氣密封環(huán)摩擦學(xué)研究、磨損狀態(tài)監(jiān)測提供理論依據(jù)。本文以干氣密封的啟停階段為研究背景,選擇合適的工況參數(shù),進(jìn)行干氣密封環(huán)磨合磨損試驗,采集運行過程中的振動信號,并利用集合經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法（EEMD）進(jìn)行降噪,提取出合適的摩擦振動信號數(shù)據(jù),之后在此基礎(chǔ)上運用混沌理論對摩擦振動信號進(jìn)行混沌特征分析。利用混沌理論分析干氣密封環(huán)間產(chǎn)生的摩擦振動信號,發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)速為500r/min,載荷為150N、450N、700N時,磨合到穩(wěn)定的過程中,各個摩擦振動信號時間序列的最大Lyapunov全部大于零、主成分分量譜圖基本呈一條斜率為負(fù)的直線,同時吸引子的形態(tài)皆具有一定分布形式的軌... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

干氣密封示意圖[23]

工程碩士學(xué)位論文3密封裝置后，動環(huán)和靜環(huán)由于流體靜壓力和彈簧力的共同作用，起到良好的密封作用。由于動環(huán)表面開設(shè)有螺旋槽，故而當(dāng)動環(huán)旋轉(zhuǎn)時密封氣體會切向吸入槽內(nèi)，并沿槽根部流動。但是氣體在受到密封堰的阻礙后會做減速流動，之后被壓縮，在此過程中氣體壓力逐漸升高，便產(chǎn)生了流體動壓力。圖1.1干氣密封示意圖[23]圖1.2所示為干氣密封受力圖，從圖中可以看出，彈簧力FS和流體靜壓力FP組成了使得干氣密封閉合的閉合力FC，干氣密封的開啟力FO實際為密封端面間的流體動壓力。當(dāng)密封環(huán)剛開始工作時，轉(zhuǎn)速和流體動壓力都處于較小值，使得FO<FC，動靜環(huán)相互接觸。隨著工作的進(jìn)行，密封環(huán)轉(zhuǎn)速逐漸升高，閉合力保持不變，使得FO>FC，開啟力使得動靜環(huán)相互脫開，并且壓縮彈簧，這時閉合力開始增大，當(dāng)動靜環(huán)表面達(dá)到受力平衡時，在端面間便會產(chǎn)生氣膜，起到密封的作用，這時干氣密封便開始運轉(zhuǎn)。干氣密封動靜環(huán)開始脫開時的轉(zhuǎn)速被稱做開啟轉(zhuǎn)速，本文所做的試驗中的轉(zhuǎn)速便考慮的是干氣密封的開啟轉(zhuǎn)速。圖1.2干氣密封受力圖[24]干氣密封又被稱為“氣膜密封”，動環(huán)表面的動壓直接影響著氣膜壓力、剛度等，因此動環(huán)上的選槽也有一定要求，對于單旋向槽而言，動環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向必須是固定的，若換了旋轉(zhuǎn)方向那么整個干氣密封環(huán)便會失去動壓效應(yīng)，無法達(dá)到密封效果；雙旋向槽在兩個方向上都能產(chǎn)生動壓效應(yīng)，但是穩(wěn)定性較差，在低速的工況下雙旋向槽無法適應(yīng)，會導(dǎo)致密封性能不佳，故而在選擇螺旋槽的時候更應(yīng)該考慮到實際的工況需求。由于單旋向槽的氣膜剛度較大，適用的工況條件較多，

干氣密封環(huán)摩擦振動信號混沌特征分析及其摩擦學(xué)性能研究4因此本文試驗中所使用的也是單向螺旋槽。圖1.3所示為單向槽型的動壓效應(yīng)圖，開槽的形式為常用的對數(shù)螺旋槽，氣體沿著螺旋槽從外徑被吸入槽根部，并且在被吸入的過程中不斷壓縮，壓力升高，這時密封壩會產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，使得氣體在槽根部達(dá)到壓力最大值，從而使得密封端面互相脫開產(chǎn)生氣膜。圖1.3中的開啟力也是這樣產(chǎn)生的。圖1.3動壓效應(yīng)圖[24]1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.4.1干氣密封研究現(xiàn)狀干氣密封起源于上個世紀(jì)六十年代，是一種環(huán)保性能極佳的技術(shù)，且密封的功率消耗非常小[25]。其最早是應(yīng)用于壓縮機(jī)上，由英國約翰克蘭公司設(shè)計制造，這是干氣密封進(jìn)軍于工業(yè)領(lǐng)域首次獲取成功[26]。起初我國對于干氣密封的研究主要基于翻譯外文文獻(xiàn)[27]，但之后鑒于先前的國外經(jīng)驗，也開始了對于干氣密封的探索之路[28]，主要集中于分析在生產(chǎn)中遇到的實際工業(yè)問題，但大多沒有給出具體解決方法[29]。自本世紀(jì)開始，對于干氣密封的研究就包括了機(jī)理分析[30]、仿真模擬[31]以及新型密封環(huán)結(jié)構(gòu)專利的申請[32]等。在這些研究基礎(chǔ)之上，人們愈發(fā)認(rèn)識到了干氣密封的重要作用，隨著國家科技實力的增強(qiáng)，對干氣密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能參數(shù)設(shè)定的要求也越來越苛刻，這使得對干氣密封的研究成為更新、更強(qiáng)的挑戰(zhàn)。從早期開始對于干氣密封的研究就多集中于槽型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、氣膜動態(tài)穩(wěn)態(tài)特性等方面，這些對干氣密封的發(fā)展都起到了關(guān)鍵作用。近些年來，國內(nèi)外對干氣密封端面間摩擦磨損研究也逐漸受到重視，干氣密封的摩擦磨損通常出現(xiàn)在啟停階段，但實際上在運行的過程中由于加工制造、裝配誤差和工作環(huán)境的影響，在運行階段也會出現(xiàn)一定程度的磨損[33]，同時還伴隨著溫升、劃傷等現(xiàn)象的產(chǎn)生，這些因素會進(jìn)行不

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本文編號：3439685