【摘要】： 高壓、低速干摩擦狀態(tài)是機(jī)械密封使用比較苛刻的工況之一。對(duì)此類(lèi)密封,目前的研究相對(duì)較少,缺乏相關(guān)的成熟理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)鎳的實(shí)際工況和工作參數(shù),提出高壓、低速、無(wú)液體潤(rùn)滑工況下的干摩擦機(jī)械密封。該機(jī)械密封的泄漏特性、端面溫度、磨損程度及使用壽命均與潤(rùn)滑狀態(tài)下有較大差別。 本文利用ANSYS有限元分析軟件,采用整體接觸法建立有限元模型,分析WC和WC以及WC和石墨兩種配對(duì)的端面接觸情況,得出密封環(huán)端面位移、接觸變形、端面應(yīng)力和接觸壓力,最后分析其對(duì)密封性能的影響。結(jié)果表明:WC和石墨配對(duì)的密封端面完全接觸,接觸壓力和端面應(yīng)力分布較為均勻;WC和WC配對(duì)的密封端面外側(cè)接觸,形成接觸區(qū)和開(kāi)口區(qū),且在接觸區(qū)有應(yīng)力集中。 本文通過(guò)搭建了干摩擦密封試驗(yàn)裝置,進(jìn)行了WC/WC和WC/石墨兩種配對(duì)的密封性能的試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)中改變密封的結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù),如載荷系數(shù)、密封介質(zhì)壓力和主軸轉(zhuǎn)速等,并對(duì)摩擦副的表面形貌進(jìn)行了觀察和分析,研究在干摩擦工況下影響密封性能的主要因素。結(jié)果表明:載荷系數(shù)對(duì)密封的泄漏量有較大影響,當(dāng)載荷系數(shù)小到一定程度時(shí),密封不穩(wěn)定;WC和石墨配對(duì)密封性能穩(wěn)定,密封壽命較長(zhǎng)。 在高壓、低速、無(wú)液體潤(rùn)滑工況下,WC和石墨配對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定,擁有良好的綜合性能,適合于干摩擦機(jī)械密封。
【圖文】：

圖2一模型情況Fig.2一 3Thesituationofmodell)力邊界，如圖2一3中所示。在密封環(huán)的受力邊界中，作用于動(dòng)環(huán)上的氣體壓力和彈簧力所產(chǎn)生的軸向力傾向于使密封端面閉合;作用在靜環(huán)上的氣體壓力使靜環(huán)產(chǎn)生較大的徑向變形，端面反壓力傾向于使密封端面開(kāi)啟。動(dòng)、靜環(huán)密封端面主要有兩種力:氣體反壓力和接觸壓力。根據(jù)之前分析，氣體反壓力為非線性函數(shù)載荷;2)位移邊界，如圖2一3中所示。對(duì)于動(dòng)環(huán)，根據(jù)實(shí)際的密封結(jié)構(gòu)，動(dòng)環(huán)為浮動(dòng)環(huán)，主要依靠密封端面的受力來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向平衡，朱學(xué)明在計(jì)算中在浮動(dòng)環(huán)內(nèi)徑處定義了徑向約束，本文作者認(rèn)為實(shí)際工況中浮動(dòng)環(huán)受外壓會(huì)產(chǎn)生徑向變形，不必添加軸向約束和徑向約束;對(duì)于靜環(huán)

而在液體機(jī)械密封中，端面接觸壓力分布基本成線性分布，最大值位于最內(nèi)側(cè)，最小值位于最外側(cè)。(2)圖2一5中(a)圖為WC和WC配對(duì)的端面接觸壓力分布，，偽)圖為接觸壓力與氣體反壓力，以及接觸壓力與氣體反壓力疊加得密封端面總壓力分布。圖中可以看出WC和WC配對(duì)外側(cè)接觸，形成接觸閉合區(qū)和錐形開(kāi)口區(qū)。端面接觸區(qū)域較小，應(yīng)力集中分布，最大接觸壓力為13.559MPa。如圖2一6所示，錐形開(kāi)口間隙呈明顯的負(fù)錐度。動(dòng)、靜環(huán)變形總錐度為1.465xlo一3。ZV二1*OIST=5。923*XF，YE二71。3石
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TH136

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本文編號(hào)：2602619