本文從圓柱孔端面機械密封的動力學分析入手,采用有限差分數值計算方法,深入研究了密封面操作參數和結構參數對液膜壓力的影響。在此基礎上,采用理論分析和數值計算的方法系統(tǒng)地開展圓柱孔端面機械密封的密封性能研究,主要研究內容和結論如下: 1)建立了圓柱孔端面機械密封的流體動力學分析模型,通過將參數無量綱化,采用有限差分法對圓柱孔端面機械密封進行了詳盡地分析和參數研究,并利用MATLAB計算機軟件得到了無量綱壓力的三維分布情況。由計算分析可知,液膜無量綱平均壓力隨著液體粘度、流體壓力和轉速的增加、密封間隙的減小而增大。另外,微孔密度和微孔深徑比對液膜平均壓力有很大影響,對其進行優(yōu)化,可使平均液膜壓力達到最大。 2)對圓柱孔端面機械密封的密封性能進行了研究,推導出摩擦力矩的計算公式,并從理論上分析了微孔結構參數對開啟力、液膜剛度、摩擦力矩和泄漏率的影響規(guī)律。結果表明:在微孔半徑一定時,對微孔結構參數進行優(yōu)化,可使密封性能達到最佳。 3)從理論上推導出操作參數對開啟力、液膜剛度、摩擦力矩和泄漏率的影響規(guī)律。分析結果表明:在微孔半徑一定時,對微孔操作參數進行優(yōu)化,可使密封性能達到最佳。 總之,通過對圓柱孔端面機械密封的數值分析,得到了微孔結構的優(yōu)化參數,為圓柱孔端面機械密封的進一步研究奠定了理論基礎。
【學位單位】：河北科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2010
【中圖分類】：TH136
【部分圖文】：

從而極大的延長了使用壽命，使能源消耗得到有效降低。故激光技術被摩擦副表面的理想手段。.2 端面微孔機械密封的理論研究進展端面微孔機械密封是在普通機械密封的靜環(huán)或(和)動環(huán)上加工出規(guī)則分小孔。在該結構中，由于靜環(huán)表面有很多微孔，每個微孔就像一個微動。當兩表面相對滑動時，表面間就會形成收斂縫隙流體膜層，在每個孔周圍區(qū)域就會產生流體動壓力，該流體動壓力取決于微孔結構參數、滑動粘度、液膜厚度等。目前常見的端面微孔機械密封的結構主要有兩大類微孔端面，即在整個靜環(huán)端面或動環(huán)端面均加工微孔，如圖 1-2 所示；另微孔端面，即僅在部分端面區(qū)域加工微孔，如圖 1-3 所示[8]。

由圖 3-5 和圖 3-6 可知，在不同的微孔密度和不同微孔深徑比下，無量綱平均壓力隨無量綱密封間隙的變化規(guī)律相同，即在無量綱密封間隙δ 從 0.07 變化到 0.015時，無量綱平均壓力 Pav逐漸增大，且在無量綱密封間隙δ 較小時，無量綱平均壓力Pav隨無量綱密封間隙δ 的減小急劇增加；而無量綱密封間隙δ 較大時，無量綱平均壓力 Pav隨無量綱密封間隙δ 的減小上升緩慢，但此時無量綱平均壓力 Pav已經較小。由此說明密封間隙較小時密封端面間的液膜壓力對密封間隙的變化更為敏感。因此要獲得較好的動壓效應必須保持較小的膜厚，但同時要保持端面間的非接觸，故密封端面的粗糙度水平在很大程度上制約著膜厚。無量綱密封間隙相同時，不同的微孔深徑比，其無量綱平均壓力有所不同，其中以 ε =0.07 時的值最大；同樣，無量綱密封間隙相同時，無量綱平均壓力隨微孔密度的變化也不相同，其中在微孔密度 =S 0.4 時無量綱平均壓力值最大。δ=0.05δ=0.04圖 3-4 不同無量綱密封間隙下沿微孔中心線的無量綱壓力分布Fig. 3-4 Dimensionless pressure distribution along pore center at various seal clearances

對于相同的無量綱操作參數，無量綱平均壓力隨微孔深徑比和微孔密度的變化而變化，其中以微孔深徑比 ε =0.07 和微孔密度 Sp=0.4 時的值最大。由無量綱操作參數λ 的定義(即parpU23μλ = )可知，在微孔半徑 rp和環(huán)境壓力 paλ=0.004λ=0.006圖 3-7 不同無量綱操作參數 λ 下孔欄上的無量綱壓力 P 分布Fig. 3-7 Dimensionless pressure distribution over pore column at various operating parameters31
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本文編號：2846617