動(dòng)壓型槽表面形貌對(duì)中低速干氣密封性能的影響.pdf

1、在中低速條件下，干氣密封存在潤(rùn)滑不充分和運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題，所導(dǎo)致的端面接觸摩擦磨損會(huì)影響密封性能及其使用壽命，而合理的表面形貌設(shè)計(jì)可產(chǎn)生明顯的流體動(dòng)壓效應(yīng)，改善密封端面潤(rùn)滑狀態(tài)。為進(jìn)一步提高中低速干氣密封的氣膜承載特性和氣膜穩(wěn)定性，本文針對(duì)干氣密封螺旋槽槽底表面形貌效應(yīng)開展數(shù)值分析與理論研究。
　　首先，基于氣體潤(rùn)滑理論，考慮動(dòng)壓型槽表面形貌對(duì)流體潤(rùn)滑特性的影響，采用流量因子修正法，建立修正流體潤(rùn)滑模型，在此基礎(chǔ)上采用有限差分法對(duì)

2、數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值分析。
　　其次，依據(jù)所建立的修正潤(rùn)滑模型，分別對(duì)紋理表面流量因子和密封端面氣膜特性進(jìn)行分析，獲得了形貌參數(shù)和膜厚比對(duì)流量因子的影響規(guī)律以及操作參數(shù)對(duì)密封端面氣流速度和氣膜壓力分布的影響規(guī)律。
　　再次，考慮動(dòng)壓型槽表面紋理特征，對(duì)螺旋槽干氣密封的密封性能進(jìn)行研究。主要針對(duì)典型的紋理方向角βr=-45°，βr=45°的表面及各向同性表面，分析了不同形貌參數(shù)、操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)下的氣膜承載力和氣膜剛度等性能參數(shù)

3、，提出了動(dòng)壓型槽表面紋理方向性在不同條件下對(duì)密封性能的影響規(guī)律及其影響范圍。
　　最后，以氣膜承載力和氣膜剛度為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)分析動(dòng)壓型槽與表面形貌之間的協(xié)同作用，以及不同操作參數(shù)對(duì)表面形貌效應(yīng)的交互影響，分別獲得適用于特定結(jié)構(gòu)參數(shù)和特定操作參數(shù)下的表面形貌參數(shù)優(yōu)選值，并給出中低速干氣密封動(dòng)壓型槽表面紋理方向角選型譜圖，初步實(shí)現(xiàn)動(dòng)壓型槽表面形貌的優(yōu)化。
　　結(jié)果表明，與開槽區(qū)流體流動(dòng)方向接近平行的方向性紋理能夠產(chǎn)生較大的流體

4、動(dòng)壓效應(yīng)，氣膜承載能力和氣膜穩(wěn)定性佳，尤其在密封壓力、密封間隙和槽深較小以及轉(zhuǎn)速較大的情況下，動(dòng)壓型槽表面紋理的影響較為顯著，其中，對(duì)氣膜剛度的影響較大，對(duì)氣膜承載力的影響較小；動(dòng)壓型槽與表面形貌之間存在協(xié)同效應(yīng)，高度協(xié)同時(shí)，槽深越大，協(xié)同效應(yīng)越明顯，方向性協(xié)同時(shí)，不同螺旋角下協(xié)同效應(yīng)基本相同；基于壓力—轉(zhuǎn)速兩兩變化法得出的動(dòng)壓型槽表面紋理方向角選型譜圖中，在低壓高速區(qū)，以氣膜承載力和氣膜剛度為綜合優(yōu)選目標(biāo)，隨著速度增大以及壓力的減小，