轉(zhuǎn)軸—密封系統(tǒng)的動力特性研究.pdf

1、在旋轉(zhuǎn)機械(如透平機械、潛水電機、泵類和壓縮機等)中,由于轉(zhuǎn)軸上安裝有機械密封裝置,轉(zhuǎn)軸和機械密封就組成了一個新的系統(tǒng),即轉(zhuǎn)軸—密封系統(tǒng)。隨旋轉(zhuǎn)機械向大功率、高速度、高效率、低能耗方向的不斷發(fā)展,就有必要研究分析影響此類機械轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)振動特性的各種因素。隨著對該系統(tǒng)考查的深入,單從線性的角度或考慮單一因素研究轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的振動特性已遠遠不能滿足實際生產(chǎn)的需要。眾多學者已認識到:滑動軸承支承力和機械密封作用對轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)振動特性的影響較為顯著。

2、r>　　本文以旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)為主要研究對象,高度提煉出具有典型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸—密封系統(tǒng)的物理模型,以此開展了如下研究:①通過建立轉(zhuǎn)軸—密封系統(tǒng)模型,采用Runge-Kutta法,系統(tǒng)地研究分析了運行參數(shù)和密封參數(shù)等對機械轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)和密封環(huán)振動特性的影響及其改變時所引發(fā)的分岔行為及混沌運動等現(xiàn)象。仿真結(jié)果表明:在一定條件下,當考慮機械密封作用時,轉(zhuǎn)軸表現(xiàn)出疊加的復雜運動,如隨著轉(zhuǎn)速的提高,轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)會出現(xiàn)單周期運動、多倍周期運動、擬周期運動甚至

3、混沌等。同時也發(fā)現(xiàn)當考慮密封作用時,轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)存在由倍周期運動—擬周期運動—混沌運動—倍周期的運動路徑。②研究了偏心距、密封壓差及密封間隙等對轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)和密封環(huán)振動特性的影響規(guī)律和轉(zhuǎn)軸—密封系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用數(shù)值仿真結(jié)合 Floquet理論對系統(tǒng)判穩(wěn),結(jié)果表明:在低速時,轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)將作穩(wěn)定的單周期運動,當達到失穩(wěn)速度后,系統(tǒng)由于失穩(wěn)改作擬周期運動及更復雜的運動。研究發(fā)現(xiàn)不同的密封參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響不同。在相同的條件下,轉(zhuǎn)軸失穩(wěn)轉(zhuǎn)速隨機械密

4、封間隙的增大而降低;隨壓差的增大而提高。這些結(jié)論也為機械密封設(shè)計和機械密封在整個系統(tǒng)中的安裝調(diào)試提供了一定的理論依據(jù)和指導。
　　本文利用模擬實驗平臺對上述理論進行了實驗測試,通過對比實驗數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)分析進行了驗證。在結(jié)合理論分析和相關(guān)實驗的基礎(chǔ)上,研究分析了旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的振動特性及穩(wěn)定性問題等。所得的結(jié)論和結(jié)果將為發(fā)展對轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)工程適用的振動抑制或控制技術(shù),提高轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、故障診斷、可控運行和優(yōu)化設(shè)計水平提供理論基