轉(zhuǎn)軸—密封系統(tǒng)的動(dòng)力特性研究.pdf

1、在旋轉(zhuǎn)機(jī)械(如透平機(jī)械、潛水電機(jī)、泵類和壓縮機(jī)等)中,由于轉(zhuǎn)軸上安裝有機(jī)械密封裝置,轉(zhuǎn)軸和機(jī)械密封就組成了一個(gè)新的系統(tǒng),即轉(zhuǎn)軸—密封系統(tǒng)。隨旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)械轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)振動(dòng)特性的各種因素。隨著對(duì)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(dòng)特性已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。眾多學(xué)者已認(rèn)識(shí)到:滑動(dòng)軸承支承力和機(jī)械密封作用對(duì)轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響較為顯著。

2、r>　　本文以旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)為主要研究對(duì)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(yùn)行參數(shù)和密封參數(shù)等對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)和密封環(huán)振動(dòng)特性的影響及其改變時(shí)所引發(fā)的分岔行為及混沌運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象。仿真結(jié)果表明:在一定條件下,當(dāng)考慮機(jī)械密封作用時(shí),轉(zhuǎn)軸表現(xiàn)出疊加的復(fù)雜運(yùn)動(dòng),如隨著轉(zhuǎn)速的提高,轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)單周期運(yùn)動(dòng)、多倍周期運(yùn)動(dòng)、擬周期運(yùn)動(dòng)甚至

3、混沌等。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)當(dāng)考慮密封作用時(shí),轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)存在由倍周期運(yùn)動(dòng)—擬周期運(yùn)動(dòng)—混沌運(yùn)動(dòng)—倍周期的運(yùn)動(dòng)路徑。②研究了偏心距、密封壓差及密封間隙等對(duì)轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)和密封環(huán)振動(dòng)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(duì)系統(tǒng)判穩(wěn),結(jié)果表明:在低速時(shí),轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)將作穩(wěn)定的單周期運(yùn)動(dòng),當(dāng)達(dá)到失穩(wěn)速度后,系統(tǒng)由于失穩(wěn)改作擬周期運(yùn)動(dòng)及更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)不同的密封參數(shù)對(duì)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(jī)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(jī)械密封設(shè)計(jì)和機(jī)械密封在整個(gè)系統(tǒng)中的安裝調(diào)試提供了一定的理論依據(jù)和指導(dǎo)。
　　本文利用模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)上述理論進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)分析進(jìn)行了驗(yàn)證。在結(jié)合理論分析和相關(guān)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,研究分析了旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的振動(dòng)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(duì)轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)工程適用的振動(dòng)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(yùn)行和優(yōu)化設(shè)計(jì)水平提供理論基