整體式氣膜浮環(huán)密封具有安全、穩(wěn)定、抗擾動能力強等優(yōu)勢,現(xiàn)已成為航空發(fā)動機主軸承腔最主要的密封形式,但在實際應(yīng)用中容易因設(shè)計不當(dāng)或超出工作范圍導(dǎo)致密封不能開啟或者泄漏率較大出現(xiàn)密封失效、密封效果不理想等問題。本文對整體式氣膜浮環(huán)密封系統(tǒng)的流場、不同開車順序下的開啟性能以及全工況下的泄漏特性展開理論研究并總結(jié)浮環(huán)密封的設(shè)計方法、編制浮環(huán)密封性能分析軟件、進行原理性試驗。采用Ansys-fluent建立含前后置流道的浮環(huán)流場的有限元模型,得到可壓縮流體進行間隙流動時的壓力場、密度場、速度場等分布規(guī)律,揭示進口效應(yīng)較為明顯但幾乎無出口效應(yīng)。通過改變不同的密封參數(shù)得到對應(yīng)條件下浮環(huán)進口處的壓力損失率、壓力損失系數(shù)以及入口截面流速變化規(guī)律,研究得出壓力損失率與節(jié)流長度、半徑間隙、偏心率等參數(shù)的有關(guān)而與操作轉(zhuǎn)速、軸徑等無關(guān)。建立了航空發(fā)動機浮環(huán)密封入口壓力損失數(shù)據(jù)庫,為理論研究及工程應(yīng)用提供了極大的便捷。通過對浮環(huán)受力分析以及采用Workbench建立密封組件靜力學(xué)模型,得到浮環(huán)在高溫、高速以及過盈鑲裝條件下最大開啟阻力及工作間隙的計算方法,并由此建立考慮壓力損失的氣膜浮環(huán)開啟轉(zhuǎn)速有限元計算模型,總... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１＿２刷式密封?圖１－３干氣密封??Ｆｉｇ．１－２?Ｂｒｕｓｈ?ｓｅａｌ?Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｒｙ?ｇａｓ?ｓｅａｌ??

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???外用石墨環(huán)代替了一部分的金屬環(huán)使密封件的總質(zhì)量變輕且與側(cè)壁的摩擦系數(shù)??降低，浮環(huán)更容易上福??１．２．２浮環(huán)密封存在的問題及難點??從初始密封件的選型設(shè)計到實際安裝開車的整個過程均浮環(huán)密封均可能出??現(xiàn)問題，作者以前人的分析及實操為基礎(chǔ)結(jié)合自身長期研宄，總結(jié)出應(yīng)用于航??空發(fā)動機上的整體式氣膜浮環(huán)密封常存在的問題如下：??（１）密封不能幵啟：為控制泄漏率浮環(huán)的動態(tài)間隙通常設(shè)置的很小，而發(fā)??動機跑道又處于大擾動條件下，若密封不能開啟很容易導(dǎo)致剛性的跑道與脆性??的石墨之間發(fā)生碰磨甚至斷裂，這是密封系統(tǒng)所不能夠允許的，圖１－５為發(fā)生??磨損與斷裂的浮環(huán)實物圖。??Ｏ．Ｕ??（ａ）磨損的浮環(huán)?（ｂ）斷裂的浮環(huán)??圖１－５發(fā)生損壞的浮環(huán)??Ｆｉｇ．ｌ－５?Ｄａｍａｇｅｄ?ｆｌｏａｔｉｎｇ?ｒｉｎｇ??（２）泄漏率相對較大：整體式浮環(huán)密封有軸向、徑向兩個泄漏通道，其中??軸向的主泄漏通道為非接觸式密封，因而相對機械密封Ｗ與分瓣式浮環(huán)來說較??大，只適用于發(fā)動機、壓縮機等氣量較大的場合。對于氣量較小的場合若使用??浮環(huán)密封可添加輔助系統(tǒng)，采用以油封氣的方式或者設(shè)計多級浮環(huán)串聯(lián)以減小??泄漏率；??（３）鑲裝結(jié)構(gòu)破壞：航空發(fā)動機所處的氣體環(huán)境十分復(fù)雜，操作溫度高時??甚至能達到５００°Ｃ以上。由于石墨環(huán)的線膨脹系數(shù)小于鑲裝環(huán)，高溫下的過盈??量會隨著溫度升高而逐漸消失最終導(dǎo)致脫鑲，從而導(dǎo)致安全隱患。另外鑲裝完??成后的石墨環(huán)與金屬環(huán)之間存在一定的接觸應(yīng)力，接觸應(yīng)力會隨著過盈量的增??大而增大，若過盈量設(shè)置不合理可能會導(dǎo)致鑲裝完成后的石墨環(huán)碎裂。??４??

生壓降。同樣的一般情況下在流體離開節(jié)流通道時會發(fā)生類似于??管道突然擴大的流動，此時的壓力會發(fā)生些許的上升，這種壓力發(fā)生突變的現(xiàn)??象稱為進出口效應(yīng)�？紤]到進出口效應(yīng)，浮環(huán)密封的實際軸向壓力分布［６２】如圖??２－１所示。??Ｐｍ??ｐ＊?—￣ＩＬ．??／Ｖ?不巧等逢體??、？?羅壓縮涎體??！?ＸＶ?！??Ｐｉ?ｊ?ｆ＇ｊ???ｐ；?ｊ?．Ｚ＾｜Ｊａｐ�。�??Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??￣￣ｉ?￣￣￣ｔ?ｒ??ｗ?ｖ?Ｐ；??－Ｉ?＿ｖ—［??圖２－１浮環(huán)密封軸向壓力分布??Ｆｉｇ．２－１?Ａｘｉａｌ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｆｌｏａｔｉｎｇ?ｒｉｎｇ?ｓｅａｌ??１１??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3398103