高壓液體潤滑機械密封典型端面深槽對比研究.pdf

1、機械密封是廣泛應(yīng)用于流體機械和動力機械軸端密封的關(guān)鍵零部件。傳統(tǒng)的接觸式機械密封在高參數(shù)條件下容易出現(xiàn)磨損嚴重，使用壽命短等問題，而端面開有毫米級深槽的流體動壓式機械密封可以有效改善端面的潤滑狀況，提高端面液膜的動壓效應(yīng)，因而廣泛應(yīng)用于核主泵以及鍋爐給水泵等高參數(shù)工況的流體設(shè)備軸端密封。在實際工程應(yīng)用中，每種槽型并不是對所有工況條件都是最佳的，不同的型槽以及參數(shù)對于不同的工況都有各自的特點。為此本文針對不同槽型以及參數(shù)對密封性能的影響以

2、理論與試驗相結(jié)合的方法展開對比研究。
　　基于流體動壓潤滑理論，利用MATLAB軟件通過有限體積法求解端面液膜壓力分布的雷諾方程。通過建立三維實體模型，利用有限元軟件施加相應(yīng)的邊界條件和載荷，將所求的膜壓施加到密封端面上，進一步耦合迭代達到穩(wěn)定狀態(tài)，最終求解出液膜厚度及相關(guān)密封性能參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，在力變形的影響下，密封端面形成收斂錐度和周向的波度，隨著介質(zhì)壓力的提高，摩擦系數(shù)逐漸降低、變化趨勢變緩。隨著轉(zhuǎn)速的升高，液膜厚度、摩擦系

3、數(shù)和液膜剛度略微增大，但泄漏量也隨之增大；端面在高壓工況下呈現(xiàn)收斂變形。
　　在對槽型進行優(yōu)化的基礎(chǔ)上，設(shè)計出幾種不同槽型以及參數(shù)的深槽機械密封，利用已有的高壓清水密封試驗臺，對這幾種端面開有典型深槽的機械密封在不同工況下運行進行性能比較試驗研究。試驗表明，三種深槽的性能變化趨勢一致，隨著介質(zhì)壓力的增大總體摩擦性能提高，驗證了深槽機械密封適合于高壓工況的理論。圓弧槽的摩擦系數(shù)最小，但其泄漏量相對較大。同一種槽型，槽區(qū)面積越大對應(yīng)的