為了研究端面形貌對核主泵機(jī)械密封各項(xiàng)性能的影響,本文以核主泵流線槽動壓機(jī)械密封作為研究對象。利用微元體積法和平均流模型分析建立考慮端面形貌影響下適合流線槽動壓機(jī)械密封性能分析的雷諾方程數(shù)學(xué)模型。建立流線槽的幾何模型和考慮端面形貌的雷諾方程的數(shù)學(xué)模型,用有限差分法進(jìn)行求解和分析,用MATLAB編寫計算程序。研究密封端面的表面粗糙度、表面形貌參數(shù)、液膜厚度和工況參數(shù)對流線槽動壓機(jī)械密封的開啟力、泄漏量、液膜剛度和剛漏比的影響,得出相關(guān)變化規(guī)律。為深入分析核主泵動壓密封端面潤滑摩擦提供理論依據(jù)。主要結(jié)論有:（1）流線槽機(jī)械密封的開啟力、液膜剛度和剛漏比隨液膜厚度的增加而減小,泄漏量隨著液膜厚度的增加而變大,雖然泄漏量增加,但泄漏量保持在合理范圍內(nèi),小于1.2 m³/h;在液膜厚度小于4μm的區(qū)域內(nèi),液膜厚度越小,開啟力和液膜剛度的變化幅度越大。（2）當(dāng)液膜膜厚和表面形貌參數(shù)為定值時,隨著膜厚比的增大流線槽機(jī)械密封的開啟力、泄漏量、液膜剛度以及剛漏比都逐漸減小,最終趨于穩(wěn)定;在膜厚比小于4時,隨著膜厚比的增加,流線槽機(jī)械密封的開啟力、泄漏量、液膜剛度和剛漏比減小的幅度很大... 

【文章來源】：西華大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

論文結(jié)構(gòu)框架圖

端面形貌對核主泵流線槽密封性能影響研究62流線槽機(jī)械密封結(jié)構(gòu)2.1機(jī)械密封簡介2.1.1典型機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)、作用和特點(diǎn)機(jī)械密封是核主泵最為核心的基礎(chǔ)部件，關(guān)系著核主泵能否安全穩(wěn)定的運(yùn)行。機(jī)械密封又被稱為端面密封，是一種被廣泛應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)軸動密封，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示（以非接觸式動壓型機(jī)械密封為例）。機(jī)械密封在工作時，兩個密封環(huán)相對滑動，其中動環(huán)3是隨軸一起旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)1不隨軸一起旋轉(zhuǎn)，兩個密封環(huán)相互貼合的端面稱為密封端面，兩個密封端面間隙為0h，其大小一般不超過15微米，對于液膜密封的端面間隙一般約為2～10微米。為了保證密封端面在工作期間受到摩擦磨損后仍然有良好的貼合能力，所以機(jī)械密封具有軸向補(bǔ)償能力，具有軸向補(bǔ)償能力的機(jī)構(gòu)被稱為機(jī)械密封補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，是由推環(huán)10以及彈簧11所組成的。補(bǔ)償機(jī)構(gòu)一般可以設(shè)計在靜環(huán)一側(cè)，使靜環(huán)具有軸向補(bǔ)償能力。在靜環(huán)1周向上的靜環(huán)座4與防轉(zhuǎn)銷12相互定位，防止靜環(huán)跟隨軸一起轉(zhuǎn)動。在動環(huán)3上的傳動銷6與軸套5相連接，使動環(huán)隨著軸一起旋轉(zhuǎn)。在動環(huán)3或靜環(huán)1相對密封端面上精細(xì)加工出一定深度和形狀的型槽單元2，型槽單元2均勻分布在動環(huán)或靜環(huán)密封端面上，其一般為6～30個。1、靜環(huán)2、型槽單元3、動環(huán)4、靜環(huán)座5、軸套6、傳動銷7、軸8、公差環(huán)9、壓緊套10、靜環(huán)推環(huán)11、彈簧12、防轉(zhuǎn)銷圖2.1機(jī)械密封原理圖Fig.2.1Mechanicalsealschematic

端面形貌對核主泵流線槽密封性能影響研究8表2.1核主泵用機(jī)械密封常用串聯(lián)型式Tab.2.1Commonlyusedseriestypeofmechanicalsealfornuclearmainpump類型組合型式第一級第二級第三級1流體靜壓型接觸式接觸式2流體靜壓型流體動壓型流體動壓型3流體動壓型流體動壓型接觸式4流體動壓型流體動壓型流體動壓型（1）流體靜壓型機(jī)械密封1、三級密封2、二級密封3、一級密封圖2.2主泵流體靜壓型機(jī)械密封結(jié)構(gòu)Fig.2.2Hydrostaticpressuretypemechanicalsealstructureofmainpump流體靜壓型機(jī)械密封包括徑向臺階型和徑向收斂型等。在正常工作時，動環(huán)和靜環(huán)端面間保持一層微米厚度且穩(wěn)定的潤滑液膜，依靠端面流體的靜壓力起到承載作用，而與動環(huán)是否旋轉(zhuǎn)無關(guān)。這層液膜保持了動環(huán)和靜環(huán)兩密封端面不直接接觸、避免產(chǎn)生了磨損，同時又起到對系統(tǒng)冷卻和潤滑的作用。圖2.2為核主泵用流體靜壓型機(jī)械密封最常見的三級串聯(lián)密封結(jié)構(gòu)形式[33]：主密封為第一級密封，密封介質(zhì)入口處壓力（大約為15.5Mpa）由一級密封全部承擔(dān)，密封端面上有一定大小的收斂錐度，來提高機(jī)械密封工作的穩(wěn)定性，該級密封的泄漏量較大；第二級密封一般為流體動壓型或者接觸式機(jī)械密封，該級密封承受的壓力較小，壓力降至0.02MPa，泄漏量也大大減小，主要實(shí)現(xiàn)對第一級密封泄漏密封，承擔(dān)備用密封的作用。在一級密封失效后，二級密封能夠在較短的時間內(nèi)承受系統(tǒng)的內(nèi)部全部壓力以及控制泄漏量，為裝置更換部件和檢修提供寶貴時間；而第三級密封大多為接觸式機(jī)械密封，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新型組合槽端面干氣密封特性研究[J]. 左松奇,王和順,張車寧,朱維兵.  潤滑與密封. 2020(03)
[2]摩擦副表面微觀動壓效應(yīng)集成、傳遞及影響的研究[J]. 周詩杰,阿達(dá)依·謝爾亞孜旦.  機(jī)械工程學(xué)報. 2018(21)
[3]不同潤滑狀態(tài)下表面粗糙度對人字槽密封性能的影響[J]. 張鶴,郝木明,袁俊馬,楊文靜,徐魯帥.  潤滑與密封. 2018(06)
[4]核主泵密封裝置試驗(yàn)研究[J]. 吳兆山,丁思云,王永樂,李香,鄭國運(yùn),李鯤.  液壓氣動與密封. 2018(03)
[5]考慮表面粗糙度的液膜密封空化及承載能力分析[J]. 李振濤,郝木明,曹恒超,楊文靜,王赟磊,孫鑫暉.  潤滑與密封. 2017(06)
[6]核主泵流體動壓型圓形深槽密封的熱流耦合分析[J]. 李定,孟祥鎧,李紀(jì)云.  流體機(jī)械. 2016(12)
[7]核主泵用流體靜壓型機(jī)械密封流固熱耦合變形分析[J]. 朱維兵,張海洋,王和順.  潤滑與密封. 2015(11)
[8]核主泵靜壓型軸封系統(tǒng)二級密封機(jī)理研究[J]. 趙星宇,劉瑩,黃偉峰,劉向鋒,王玉明.  摩擦學(xué)學(xué)報. 2014(04)
[9]核主泵用流體動壓型機(jī)械密封耦合模型與性能分析[J]. 王小燕,孟祥鎧,劉鑫,盛頌恩,彭旭東.  摩擦學(xué)學(xué)報. 2013(02)
[10]端面磨損對U型槽動壓機(jī)械密封性能的影響[J]. 彭旭東,于明彬,孟祥鎧,白少先,盛頌恩.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2010(12)

博士論文
[1]核主泵用流體動靜壓型機(jī)械密封的性能研究與端面型槽優(yōu)化設(shè)計[D]. 劉鑫.浙江工業(yè)大學(xué) 2012
[2]干氣密封螺旋槽潤滑氣膜的穩(wěn)、動態(tài)特性研究[D]. 丁雪興.蘭州理工大學(xué) 2008
[3]干氣密封運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定性的研究[D]. 王和順.西南交通大學(xué) 2006
[4]機(jī)械密封中的熱流體動力效應(yīng)研究[D]. 周劍鋒.南京工業(yè)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]雙尖槽干氣密封端面結(jié)構(gòu)及密封特性研究[D]. 劉明東.西華大學(xué) 2019
[2]基于OpenFOAM的核主泵機(jī)械密封流熱耦合性能研究[D]. 宋奎龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]表面粗糙度模擬及其對動壓型機(jī)械密封性能的影響[D]. 張培林.江蘇大學(xué) 2018
[4]組合槽干氣密封端面結(jié)構(gòu)及密封特性研究[D]. 陳志強(qiáng).西華大學(xué) 2018
[5]樅樹槽液膜密封動力學(xué)特性研究[D]. 張偉.中國石油大學(xué)(華東) 2017
[6]核主泵用流體動壓型機(jī)械密封熱彈流潤滑數(shù)值分析[D]. 顧林峰.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[7]波度式機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)及流場特性研究[D]. 郭磊.西華大學(xué) 2015
[8]核主泵用流體動壓型機(jī)械密封熱彈流效應(yīng)理論研究[D]. 宮曉清.浙江工業(yè)大學(xué) 2015
[9]核主泵用流體靜壓型機(jī)械密封多場耦合模型與性能分析[D]. 康玉茹.浙江工業(yè)大學(xué) 2011
[10]核主泵用深槽端面機(jī)械密封性能理論研究[D]. 于明彬.浙江工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3601565