本文關(guān)鍵詞：浸油端面方孔機械密封摩擦學性能研究

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【摘要】：浸油端面方孔機械密封是一種新型的機械密封技術(shù),和普通機械密封相比,可以改善機械密封摩擦副的摩擦狀態(tài),延長密封壽命,有效地提高摩擦學性能。本文重點考慮了浸油端面方孔機械密封的端面潤滑特性,分別采用解析法和有限差分數(shù)值法求解了端面流體潤滑雷諾方程,對密封端面的潤滑特性進行了深入分析,分別計算了端面液膜壓力分布、端面液膜壓力形成的開啟力(承載力)、液膜剛度、摩擦力矩、摩擦系數(shù)、端面泄漏率等摩擦學性能。分別研究了操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對摩擦學性能的影響規(guī)律。同時應用翅片理論計算了浸油端面方孔機械密封端面溫度分布規(guī)律。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： 1.建立了浸油端面方孔機械密封液膜壓力分布一維分析模型,基于階梯滑塊潤滑模型,推導了該類機械密封徑向和周向平均液膜壓力分布計算式,得到了徑向和周向平均液膜壓力分布情況。 2.采用有限差分法對端面流體潤滑雷諾方程進行求解,利用Mathcad計算機軟件編制程序,可以計算不同壓差、介質(zhì)下的液膜壓力三維分布情況。計算結(jié)果表明,介質(zhì)壓差、介質(zhì)黏性對其膜壓分布有直接影響。數(shù)值計算結(jié)果與解析法計算所得平均壓力分布結(jié)果進行對比,其結(jié)果基本一致。 3.分別利用解析法和有限差分法研究了不同操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對浸油端面方孔機械密封的摩擦學性能的影響規(guī)律。具體結(jié)果如下：(1)兩種方法所得到不同操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對浸油端面方孔機械密封摩擦學性能影響規(guī)律基本一致；(2)密封環(huán)轉(zhuǎn)速越大,密封開啟力、液膜剛度、泄漏率、摩擦力矩和摩擦系數(shù)基本呈線性增大；(3)介質(zhì)粘度越大,密封開啟力、液膜剛度、摩擦力矩和摩擦系數(shù)越大,泄漏率越小,當粘度≥2×10-3Pa·s時,泄漏率和摩擦系數(shù)降低趨勢基本平緩；(4)非孔區(qū)膜厚≤5μm,開孔深度在2～6μm范圍時,具有較好的摩擦學性能。 4.建立了浸油端面方孔機械密封溫度分布模型,利用翅片理論計算了機械密封端面平均溫度和動靜環(huán)在不同操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)下的軸向溫度分布。得到具體結(jié)果如下：(1)在相同介質(zhì)粘度、轉(zhuǎn)速和端面膜厚的條件下,浸油端面方孔機械密封比普通機械密封具有更低的端面平均溫度；(2)浸油端面方孔機械密封的端面平均溫度隨著介質(zhì)粘度和轉(zhuǎn)速的提高而增大,其中介質(zhì)粘度對端面平均溫度的影響非常顯著。(3)浸油端面方孔機械密封的端面平均溫度隨著非孔區(qū)膜厚的增加而減小,在膜厚ho≤2μm時,減小趨勢變化劇烈,當膜厚ho≥4μm時,減小趨勢變得平緩；(4)動靜環(huán)溫度分布沿軸向位置從接觸端面逐漸向兩絕熱邊界遞減,逐漸接近于周圍環(huán)境溫度。
【關(guān)鍵詞】：機械密封 端面方孔 端面溫度 液膜壓力 摩擦學性能
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH117.1;TB42
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 機械密封端面摩擦工況11-13
• 1.3 端面造型機械密封端面摩擦國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容及意義17-19
• 第二章 浸油端面方孔機械密封的流體力學分析19-24
• 2.1 浸油端面方孔機械密封工作原理19
• 2.2 浸油端面方孔機械密封端面間液膜特性分析模型19-23
• 2.2.1 幾何模型19-21
• 2.2.2 基本假設(shè)21
• 2.2.3 浸油端面方孔機械密封端面問液膜的控制方程21-22
• 2.2.4 邊界條件22
• 2.2.5 膜厚分布22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 油膜壓力的解析計算24-30
• 3.1 簡述24
• 3.2 數(shù)學模型24-26
• 3.3 浸油端面方孔機械密封端面平均壓力分布26-27
• 3.4 算例驗證27-29
• 3.5 本章小結(jié)29-30
• 第四章 浸油端面方孔機械密封摩擦學性能參數(shù)計算30-45
• 4.1 概述30-31
• 4.2 雷諾方程的有限差分法求解31-35
• 4.2.1 有限差分法的基本原理31-33
• 4.2.2 有限差分法的計算方程33-35
• 4.3 摩擦性能參數(shù)的計算35-38
• 4.3.1 密封開啟力的計算35-36
• 4.3.2 液膜剛度的計算36
• 4.3.3 泄漏率的計算36
• 4.3.4 摩擦力和摩擦力矩的計算36-38
• 4.3.5 摩擦系數(shù)的計算38
• 4.4 浸油端面方孔機械密封性能計算程序38-41
• 4.4.1 Mathcad簡介38-39
• 4.4.2 求解端面密封性能的程序設(shè)計39-41
• 4.5 算例驗證41-44
• 4.5.1 三維壓力分布42-43
• 4.5.2 操作參數(shù)對開啟力的影響43-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 第五章 摩擦學性能計算結(jié)果分析與討論45-58
• 5.1 浸油端面部分開方孔機械密封液膜厚度分布45
• 5.2 端面間壓力分布45-48
• 5.2.1 液膜三維壓力分布45-47
• 5.2.2 端面間二維平均壓力分布47-48
• 5.3 操作參數(shù)對摩擦學性能的影響48-53
• 5.3.1 轉(zhuǎn)速對摩擦學性能的影響49-50
• 5.3.2 介質(zhì)粘度對摩擦學性能的影響50-53
• 5.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對摩擦學性能的影響53-57
• 5.4.1 非孔區(qū)膜厚對摩擦學性能的影響53-54
• 5.4.2 開孔深度對摩擦學性能的影響54-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 密封端面平均溫度和溫度場計算及結(jié)果分析58-69
• 6.1 翅片理論簡介58
• 6.2 一維等截面翅片溫度分布58-60
• 6.3 翅片法求解浸油端面方孔機械密封端面溫度場60-63
• 6.3.1 基本假設(shè)61-62
• 6.3.2 對流換熱系數(shù)計算62
• 6.3.3 動靜環(huán)端面平均溫度和溫度場計算62-63
• 6.4 算例驗證63-65
• 6.5 操作參數(shù)對溫度場分布的影響65-67
• 6.5.1 介質(zhì)粘度對溫度場分布的影響65-66
• 6.5.2 轉(zhuǎn)速對溫度場分布的影響66-67
• 6.6 結(jié)構(gòu)參數(shù)對溫度場分布的影響67-68
• 6.6.1 非孔區(qū)膜厚對溫度場分布的影響67
• 6.6.2 開孔深度對溫度場分布的影響67-68
• 6.7 本章小結(jié)68-69
• 第七章 結(jié)論與展望69-71
• 7.1 結(jié)論69-70
• 7.2 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-77
• 附錄A：攻讀碩士學位期間發(fā)表論文目錄77-79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1014980