【摘要】：波形唇油封作為一種旋轉(zhuǎn)流體動力油封,具有接觸壓力小、泵油能力強、散熱效果好和使用壽命長等優(yōu)點。波形唇油封和其他油封最主要的區(qū)別在于唇口形狀不同,波形唇油封唇口是由幾張沿圓周方向封閉的自由曲面組成,這導(dǎo)致波形唇油封設(shè)計制造比較困難,并且密封機理比其他旋轉(zhuǎn)油封復(fù)雜,受技術(shù)條件的限制,上述問題一直未能得到有效解決,成為制約波形唇油封廣泛應(yīng)用的瓶頸問題。解決上述問題的關(guān)鍵是掌握波形唇油封的密封機理、建立其精確模型和分析其密封性能。波形唇油封的密封機理比較復(fù)雜,本文主要基于波形唇油封的結(jié)構(gòu)和楔效應(yīng)原理,從微觀和宏觀兩個角度對波形唇油封的密封機理進行了研究,并對波形唇油封的性能參數(shù)和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了介紹,為后續(xù)的波形唇油封的仿真分析和試驗分析奠定了理論基礎(chǔ)。本文針對波形唇油封的精確建模問題,提出了一種周向展卷變換原理,并在該原理的基礎(chǔ)上研究了一種波形唇油封的三維建模方法。首先,基于周向展開原理建立波形唇油封的三維展開面模型;然后,基于周向回卷原理,對波形唇油封的展開面模型進行回卷;最后,將回卷面模型通過軟件的實體生成功能生成波形唇油封的三維模型。通過對模型進行誤差分析,其誤差非常小,完全滿足建模精度需求。對波形唇油封進行非線性靜力學(xué)仿真分析,是研究油封靜接觸性能的一種研究方法。本文首先利用ANSYS軟件計算了波形唇油封的靜接觸性能參數(shù);其次,將波形唇油封的靜接觸性能參數(shù)與普通唇形油封進行對比,得出波形唇油封和普通唇形油封在靜接觸性能方面的差別;最后,通過仿真分析了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)波幅和周期對波形唇油封靜接觸性能參數(shù)的影響�？紤]到波形唇油封的密封機理和油封材料的特殊性,本文借助流固耦合仿真分析,研究了油封和流體之間的相互作用,以及油封唇口結(jié)構(gòu)對油封和流場之間相互作用的影響,對研究波形唇油封的密封性能具有重要作用。通過實驗對波形唇油封的泵油量和徑向接觸力進行檢測,并與普通唇形油封的檢測結(jié)果進行對比。對比結(jié)果表明,波形唇油封的泵油能力比普通唇形油封強,波形唇油封的平均徑向接觸力小于普通唇形油封。
【圖文】：

２．１波形唇油封密封機理逡逑２．１．１波形唇油封結(jié)構(gòu)逡逑如圖２－１所示，波形唇油封主要由彈簧、骨架、橡膠體、防塵唇口和主唇逡逑口組成，油封主唇口的油側(cè)面和空氣側(cè)面均是由沿周向分布的波形曲線構(gòu)成。逡逑其中，骨架主要起支撐作用，彈簧主要用來補償油封的徑向接觸力。波形唇油逡逑封過盈的裝配在旋轉(zhuǎn)軸上，油封與軸形成具有一定寬度的波形接觸區(qū)域，這是逡逑波形唇油封區(qū)別于其他種類油封最明確的特點。構(gòu)成波形接觸區(qū)域的波形曲線逡逑可以是任何形狀的曲線，可以根據(jù)油封不同的工作環(huán)境進行設(shè)計。逡逑彈簧邐油側(cè)曲面逡逑Ｙ／／／／／Ａ邐Ｕ－＾￣－逡逑橡膠體骨架邐防塵唇ｕ空ｎ側(cè)曲面逡逑圖２－１波形唇油封的結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邋ｄｒａｗｉｎｇ邋ｏｆ邋ｗａｖｙ邋ｌｉｐ邋ｓｅａｌ逡逑２．１．２楔形效應(yīng)逡逑唇形油封作為現(xiàn)代工業(yè)中使用最廣的密封之一，早在５０多年前，就有許多逡逑國內(nèi)外學(xué)者開始對唇形油封的密封機理進行研宄。Ｊａｇｇｅｒ在１９５７年提出油封在逡逑穩(wěn)定工作狀態(tài)下，油封唇口與旋轉(zhuǎn)軸之間存在一層很薄的連續(xù)流體潤滑油膜，逡逑該油膜在流體動力潤滑的作用下可以將油封唇口與旋轉(zhuǎn)軸分開，以減少唇口的逡逑摩擦熱量和避免唇口磨損［４］。流體動力潤滑是當(dāng)兩個摩擦表面之間存在相對運逡逑動時

波形唇油封密封理論分析逡逑間存在從大端向小端的相對運動，并充滿具有一定粘性的不可壓縮液體［５４１。楔逡逑形間隙中的油層分布如圖２－２所示。逡逑ｙｒＴｍＴｒｂ＾力分布逡逑ｆ＿＿．，ｆ邋１邋丨邐ｒ１－邋ＴｆＴｈｖ，，逡逑圖２－２油層中的壓力分布和速度分布逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｖｅｌｏｃｉｔｙ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｉｎ邋ｏｉｌ邋ｌａｙｅｒ逡逑圖中，Ａ表面以速度ｖ從大端向小端運動，Ｂ表面固定，Ａ表面與Ｂ表面逡逑之間充滿具有一定粘度、不可壓縮的液體，由于液體的粘性以及與表面之間的逡逑吸附作用，與Ａ表面緊貼的油層速度ｗ等于Ａ表面的速度Ｖ，由于空間內(nèi)油層逡逑受到剪切力的作用使得油層速度分布遵循直線規(guī)律。在楔形空間中，由于流入逡逑的流體量大于流出的流體量，且流體不可壓縮，則空間內(nèi)的剩余流體阻礙大端逡逑流體的流入，，幫助小端流體的流出，同時該部分流體會試圖將上表面抬起，產(chǎn)逡逑生一種壓力
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH136

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 鄒龍慶;付海龍;彭敏;;Kalsi型密封結(jié)構(gòu)及其密封接觸壓力研究[J];潤滑與密封;2006年06期

2 陳家慶,張寶生,許宏奇;Kalsi型流體動壓密封結(jié)構(gòu)及其接觸性質(zhì)研究[J];石油機械;2005年05期

3 陳家慶，羅緯;牙輪鉆頭流體動壓密封圈的實驗研究[J];石油礦場機械;1995年05期

4 陳家慶，羅緯;牙輪鉆頭流體動壓密封的結(jié)構(gòu)構(gòu)想和參數(shù)確定[J];石油礦場機械;1995年02期

5 芮豐;;橢圓線溝槽動力油封[J];液壓氣動與密封;1993年03期

6 譚鵬云;趙志榮;;雙向凸臺流體動力油封結(jié)構(gòu)研究[J];特種橡膠制品;1980年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 高建偉;流體動壓徑向密封技術(shù)的研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

本文編號：2626066