機(jī)械密封表面造型對(duì)密封的工作性能以及使用壽命等特性具有決定性影響。用激光進(jìn)行機(jī)械密封表面造型已成為今年來研究的熱點(diǎn)之一。對(duì)機(jī)械密封表面不同造型及其造型參數(shù)優(yōu)化的研究，不但對(duì)完善潤(rùn)滑理論有著重要的意義，而且對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有著巨大的實(shí)用價(jià)值。 本文在綜合國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，著重對(duì)機(jī)械密封表面激光加工凹腔造型及其螺旋槽造型的動(dòng)壓潤(rùn)滑性能進(jìn)行了分析研究。 一方面，本文對(duì)激光加工的機(jī)械密封表面實(shí)際凹腔造型進(jìn)行具體分析，深入分析了機(jī)械密封潤(rùn)滑摩擦中的影響因素，并進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化和近似，提出了錐形凹腔造型動(dòng)壓潤(rùn)滑的物理模型。在物理模型的基礎(chǔ)上建立了適用于凹腔造型分析的數(shù)值計(jì)算模型，并確定了數(shù)值計(jì)算模型的初始條件和邊界條件。數(shù)值計(jì)算模型的建立將機(jī)械密封表面凹腔造型潤(rùn)滑摩擦問題轉(zhuǎn)化為Reynolds控制方程和油膜厚度方程組成的高度非線性數(shù)學(xué)問題。利用有限差分法進(jìn)行離散，通過Guass—Seidel線松弛迭代求解數(shù)值計(jì)算模型。采用多重網(wǎng)格法加速解的收斂，提高解的準(zhǔn)確性。并在此基礎(chǔ)上編制了可用于分析計(jì)算機(jī)械密封動(dòng)壓潤(rùn)滑性能的C語言數(shù)值計(jì)算程序，得到了造型表面三維膜厚和壓力分布圖。分析了操作參數(shù)和端面造型參數(shù)對(duì)密封性能的影響，通過大量的數(shù)值計(jì)算表明：凹腔半徑~Rp和凹腔深度~Rh對(duì)密封性能影響顯著，適宜的取值范圍為：0.25＜~Rp＜0.4、3＜~Rh＜7。 另一方面，為激光加工的單螺旋槽(內(nèi)、中間、外開槽)型和雙螺旋槽(內(nèi)外開槽)型建立了極坐標(biāo)下的數(shù)值計(jì)算模型，確定了數(shù)值模型的初始條件和邊界條件，并采用多重網(wǎng)格法進(jìn)行求解。編制了C語言數(shù)值計(jì)算程序，得到了各種螺旋槽上的三維膜厚和壓力分布圖。研究表明：槽數(shù)Ng、槽深比Hg對(duì)密封性能影響顯著而螺旋角α對(duì)泄漏量影響比較顯著，而各種螺旋槽槽型的幾何參數(shù)適宜的取值范圍為10＜Ng＜18，1.5＜Hg＜2.5，100＜α＜180。研究結(jié)果為動(dòng)壓型螺旋槽密封的設(shè)計(jì)提供了有益的參考。 總之，本文通過對(duì)動(dòng)壓型機(jī)械密封端面造型的分析研究，為動(dòng)壓型機(jī)械密封表面激光凹腔造型和螺旋槽造型的工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供了理論支持。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH136
【部分圖文】：

趙厘靜環(huán)圖2一3簡(jiǎn)化的機(jī)械密封環(huán)摩擦副經(jīng)過激光表面微造型后的機(jī)械密封靜環(huán)上工作平面呈現(xiàn)出許多均勻密布的微凹腔如圖2一4，2一5所示。這一個(gè)一個(gè)的凹腔就像許多微型儲(chǔ)油槽，不僅可以滯留潤(rùn)滑油，為工作壁面提供潤(rùn)滑油，為貧油區(qū)補(bǔ)充潤(rùn)滑油，富油時(shí)就像很多滾珠軸承，起到產(chǎn)生良好流體動(dòng)壓力的效果，而且這些凹腔還可以滯留機(jī)械密封環(huán)磨損顆粒，減少磨損。由于激光加工工藝參數(shù)的波動(dòng)、零件表面材質(zhì)的不均勻性以及周圍環(huán)境等不良因素的影響，經(jīng)激光加工出的這些微凹腔，不可能大小完全一致，分布絕對(duì)均勻。但是，為了理論研究的簡(jiǎn)化，忽略這些次要因素，假設(shè)凹腔在x，:方向_L均勻分布。圖2一6是簡(jiǎn)化的機(jī)械密封工作表面示意圖。圖2一4實(shí)際加工

圖2一3簡(jiǎn)化的機(jī)械密封環(huán)摩擦副經(jīng)過激光表面微造型后的機(jī)械密封靜環(huán)上工作平面呈現(xiàn)出許多均勻密布的微凹腔如圖2一4，2一5所示。這一個(gè)一個(gè)的凹腔就像許多微型儲(chǔ)油槽，不僅可以滯留潤(rùn)滑油，為工作壁面提供潤(rùn)滑油，為貧油區(qū)補(bǔ)充潤(rùn)滑油，富油時(shí)就像很多滾珠軸承，起到產(chǎn)生良好流體動(dòng)壓力的效果，而且這些凹腔還可以滯留機(jī)械密封環(huán)磨損顆粒，減少磨損。由于激光加工工藝參數(shù)的波動(dòng)、零件表面材質(zhì)的不均勻性以及周圍環(huán)境等不良因素的影響，經(jīng)激光加工出的這些微凹腔，不可能大小完全一致，分布絕對(duì)均勻。但是，為了理論研究的簡(jiǎn)化，忽略這些次要因素，假設(shè)凹腔在x，:方向_L均勻分布。圖2一6是簡(jiǎn)化的機(jī)械密封工作表面示意圖。圖2一4實(shí)際加工的SIC密封環(huán)圖2一5機(jī)械密封表?

本文的應(yīng)用程序主要分為兩大模塊:一個(gè)模塊是求解各節(jié)點(diǎn)的膜厚值，求解過程中要判斷每一個(gè)節(jié)點(diǎn)是否在造型區(qū)域內(nèi);另一個(gè)模塊是求解各節(jié)點(diǎn)處的膜壓，用多重網(wǎng)格法解的收斂。主程序流程框圖如圖3一1所示。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 馬晨波;織構(gòu)化表面的潤(rùn)滑計(jì)算模型及減摩特性研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 古麗孜依娜·馬哈孜;基于電化學(xué)光整加工的機(jī)械密封工作面磨損特性的研究[D];新疆大學(xué);2012年

2 瑪斯庫達(dá)·阿布力哈孜;電化學(xué)光整加工工藝應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];新疆大學(xué);2013年

3 劉宏鵬;滑動(dòng)軸承非光滑表面設(shè)計(jì)的理論和制造方法[D];沈陽理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2820707