端面激光微造型機(jī)械密封性能研究.pdf

1、機(jī)械密封是流體機(jī)械和動(dòng)力機(jī)械的重要裝置之一，摩擦副的接觸端面是機(jī)械密封的主要密封端面，是決定其密封性能的關(guān)鍵，同時(shí)也是決定機(jī)械密封的摩擦磨損和工作壽命的關(guān)鍵。為了改善機(jī)械密封端面摩擦副的潤(rùn)滑狀況，提高密封性能，人們將表面造型技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械密封，在密封端面加工各種形狀的幾何形貌，以產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)和泵送效應(yīng)，以此減小機(jī)械密封的摩擦磨損和泄漏量，替代普通機(jī)械密封應(yīng)用于高參數(shù)及危險(xiǎn)性的惡劣工況。
　　 本文從摩擦潤(rùn)滑理論和粘性流體力學(xué)角度

2、分析了端面造型機(jī)械密封的內(nèi)部流動(dòng)。由連續(xù)性方程和動(dòng)量方程出發(fā)，推導(dǎo)了適用于機(jī)械密封流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的雷諾方程，并分析了各項(xiàng)對(duì)動(dòng)壓效應(yīng)產(chǎn)生的意義。應(yīng)用CFD軟件Fluent對(duì)特定槽型參數(shù)的端面螺旋槽造型機(jī)械密封的端面內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果顯示，對(duì)于特定槽型參數(shù)的螺旋槽端面密封存在一定的適用工況范圍。首次建立了螺旋槽與微凹腔端面造型的幾何模型，并對(duì)其流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，結(jié)果表明，端面微凹腔造型能產(chǎn)生較高的端面動(dòng)壓效應(yīng)，減小端面剪切力，有效降

3、低摩擦副的摩擦磨損，且微凹腔呈輻射狀分布在堰區(qū)時(shí)，能夠在降低加工成本的同時(shí)獲得良好的潤(rùn)滑效果。
　　 對(duì)端面無(wú)造型、微凹腔造型、螺旋槽造型、螺旋槽加微凹腔造型四種不同端面形貌的機(jī)械密封進(jìn)行了性能試驗(yàn)，針對(duì)密封性能有顯著影響的密封介質(zhì)壓力和轉(zhuǎn)速兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的不同搭配選取12組進(jìn)行了試驗(yàn)，工況參數(shù)的選取與數(shù)值模擬的參數(shù)對(duì)應(yīng)，試驗(yàn)結(jié)果既驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的正確性，也顯示了各種端面造型機(jī)械密封在不同工況下的優(yōu)勢(shì)。其中普通端面機(jī)械密封具有

4、良好的密封性能，但摩擦磨損嚴(yán)重，且適用的工況范圍很有限；端面微凹腔造型的機(jī)械密封潤(rùn)滑性能優(yōu)越，但泄漏量較大；端面螺旋槽造型的機(jī)械密封在保證密封性能的同時(shí)，具有比普通端面機(jī)械密封優(yōu)越的潤(rùn)滑性能，但一定槽型參數(shù)的螺旋槽具有一定的適用工況范圍，且降低摩擦磨損的能力遜色于微凹腔造型的機(jī)械密封；端面微凹腔加螺旋槽造型機(jī)械密封較前三者具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具有良好密封性能的同時(shí)有效降低了端面摩擦副的摩擦磨損，且更加適用于高參數(shù)的工況條件。