【摘要】：干氣密封作為一種新型非接觸式氣體密封,因為具有泄漏量少、適用性好、壽命長、功耗低、故障率低等優(yōu)勢,被廣泛推廣和使用于各種工農(nóng)業(yè)旋轉(zhuǎn)設備中。隨著干氣密封的發(fā)展日趨成熟,也存在著在非穩(wěn)定運行過程中會產(chǎn)生摩擦磨損,受外界條件影響導致氣膜不穩(wěn)定以及在現(xiàn)有的干氣密封常規(guī)模型下,僅僅通過改變槽型結(jié)構(gòu)參數(shù)來提高干氣密封性能的效果越來越微弱的問題。通過研究表明,在相對滑動的摩擦副表界面的微型結(jié)構(gòu)可以起到減少摩擦磨損、提高潤滑性以及改善密封性能的作用。課題采用在密封環(huán)端面開設微型結(jié)構(gòu)的思想,在靜環(huán)表面開設微孔,同時在動環(huán)表面開設螺旋槽。根據(jù)干氣密封動、靜環(huán)的運動規(guī)律,抽取端面密封環(huán)間隙的氣膜作為研究對象,運用SolidWorks軟件建立具備跨尺度微型結(jié)構(gòu)的微造型復合潤滑氣膜和單螺旋槽潤滑氣膜計算域模型,利用獨有block映射技術的ICEM軟件進行潤滑氣膜結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,并采用CFD流場仿真軟件Fluent對流場進行仿真模擬計算。通過對微造型復合潤滑氣膜和單螺旋槽潤滑氣膜進行仿真模擬所得出的潤滑氣膜壓力、速度和壁面剪切力云圖對比分析可知:微造型復合密封端面能夠?qū)μ岣吒蓺饷芊庑阅墚a(chǎn)生積極作用。采用以干氣密封的工況條件介質(zhì)壓力和轉(zhuǎn)速為出發(fā)點,同時改變微孔的覆蓋比與微孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)密度、深度和直徑,從氣膜開啟力、泄漏量、潤滑氣膜摩擦系數(shù)及壁面剪切力四個影響干氣密封性能的參數(shù)展開討論,研究結(jié)果表明:在微孔覆蓋比相同時,隨著介質(zhì)壓力和轉(zhuǎn)速的增大,影響干氣密封性能的四種參數(shù)也隨之增大;在介質(zhì)壓力和轉(zhuǎn)速相同時,微孔的覆蓋比對干氣密封性能影響較大,增幅為5%~8%,并且當微孔的覆蓋比為50%時干氣密封的性能可達到最佳水平。在保持最佳微孔覆蓋比為50%不變的情況下,改變該計算域模型微孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)密度、深度和直徑,通過研究影響干氣密封性能的四種參數(shù)的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn),與微孔的深度相比微孔的密度和直徑對干氣密封的性能提升較大,增幅為7%~8%,并且當微孔密度為12.5%,深度為10μm,直徑為400μm時干氣密封性能可達到最佳水平。在保持最佳微孔覆蓋比為50%,微孔密度為12.5%,深度為10μm,直徑為400μm不變的情況下,改變氣膜厚度、螺旋槽結(jié)構(gòu)參數(shù)槽深、槽數(shù)和螺旋角,通過對仿真模擬計算所得的數(shù)據(jù)進行氣膜剛度方程式的擬合,通過對比氣膜剛度的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn):螺旋槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對氣膜剛度的提升幅度為1.2%~2%,并且當螺旋槽槽深為16μm,槽數(shù)為12,螺旋角為60°時干氣密封性能夠達到最佳水平。
【圖文】：

摩擦副界面微造型序列干氣密封穩(wěn)態(tài)流場特性研究驗，發(fā)現(xiàn)表面織構(gòu)的存在能夠起到降低磨屑的切削和犁削擦副表面的研磨可以使石墨環(huán)的表面更加光滑。Wang 等”形的凹坑在提高承載力和減少泄漏量方面性能更加優(yōu)秀的研究思路與內(nèi)容國內(nèi)外螺旋槽干氣密封和表面微型結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀進行分封發(fā)展所面臨的困境以及實際狀況制定如下微造型復合界性研究的思路與主要研究內(nèi)容，其中課題的研究思路如圖

章 干氣密封基本理論及復合界面流場仿真密封結(jié)構(gòu)及其工作原理旋槽干氣密封結(jié)構(gòu)及其工作原理密封（氣膜密封）是一種新型的非接觸式機械密封，主要由 O動環(huán)、靜環(huán)、密封腔等幾部分構(gòu)成，螺旋槽干氣密封的結(jié)構(gòu)如圈在干氣密封設備中有著二次密封的作用，動環(huán)利用軸套安裝面通常會開設有螺旋槽，除螺旋槽外還有直槽、斜槽、人字槽槽的深度通常為 2.5～10μm，，動環(huán)一般采用質(zhì)地較硬的材料制造碳化鎢等，動環(huán)結(jié)構(gòu)如圖 2.2(a)所示。靜環(huán)與彈簧相連接，可軸向自由運動，靜環(huán)通常采用石墨等質(zhì)地較軟的材料制造而成b)所示。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH136

【參考文獻】

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本文編號：2624503