干氣密封C形圈微動磨損分析研究.pdf

1、干氣密封是一種先進的、新型旋轉軸密封，相對于傳統(tǒng)的機械密封，干氣密封具有磨損小、功耗低、泄漏量小的優(yōu)點，并且能適應高壓高溫等實際苛刻工況。其主要應用在泵、壓縮機、膨脹機和氣體透平機等旋轉機械上，在制冷設備中也大量使用。由于干氣密封經(jīng)常被應用在高壓力、高轉速的工作條件下，所以密封圈會發(fā)生摩擦磨損，并由此導致泄漏量增加并影響主密封的穩(wěn)定性甚至使整個密封失效，因此，輔助密封圈的密封性能對整個系統(tǒng)的密封性能有很大影響。盡管C形圈密封為輔助密封，

2、但在干氣密封系統(tǒng)中擔當重要角色。C形圈通常是在高壓力、高轉速的條件下工作的，振動頻率高，振幅十分微小，特別適合采用微動磨損理論對其進行研究。傳統(tǒng)的微動磨損理論，大都是建立在幾何維數(shù)為整數(shù)的歐氏幾何基礎上的，難以準確地反映出摩擦表面的幾何形貌和摩擦副的接觸特性。而分形理論所研究的對象主要是復雜的不規(guī)則幾何形態(tài)，因此借助分形理論來研究微動磨損模型更精確。
　　本文將C形圈的微動磨損過程分為三個階段，初始磨合磨損階段，粘著磨損過渡階段和

3、磨粒磨損穩(wěn)定階段的。基于分形理論對于不同的磨損階段，建立不同的磨損模型來解釋C形圈的磨損機理。
　　本文提出磨合磨損才是C形圈微動磨損的最初始階段，區(qū)別于傳統(tǒng)研究中認為粘著磨損是微動磨損的初始階段。基于分形理論，建立了C形圈微動磨合磨損模型，并對其進行仿真分析。在所建立模型的基礎之上，推導了磨損量表達式，找出了影響磨損量的主要因素，并對相關實際問題進行了解釋。
　　其次介紹了粘著磨損階段材料的磨損特性，并建立了C形圈微動粘著

4、磨損模型，推導了磨損量表達式，找出影響磨損量的主要因素，指出在C形圈粘著磨損的過程中，氧化因素對磨損的影響是很小的，甚至可以忽略，并且闡述了C形圈表面磨損大坑形成的原因。
　　隨后又闡釋了C形圈在進入微動磨損穩(wěn)定階段以后，C形圈的磨損機理，建立了磨粒磨損模型，推演了磨損量算法，分析了在此階段材料所經(jīng)歷的磨損特征。
　　最后通過C形圈微動磨損試驗，采集C形圈表面輪廓二維曲線樣圖和三維圖對其分析，得到以下結論：C形圈的微動磨損過