艉軸可控式機(jī)械密封數(shù)值分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、普通機(jī)械密封往往只能在設(shè)計(jì)工況下穩(wěn)定運(yùn)行，一旦工作條件或環(huán)境條件發(fā)生變化，則可能產(chǎn)生高值端面載荷，導(dǎo)致高磨損，縮短密封壽命甚至完全失效；或者是端面膜厚過大，產(chǎn)生嚴(yán)重泄漏而造成密封的失效。本文針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)要求，用數(shù)值方法和試驗(yàn)分析法研究了變工況條件下影響機(jī)械密封特性的主要因素，為同類型的機(jī)械密封設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 在可控式機(jī)械密封裝置的設(shè)計(jì)中，以端面溫升作為機(jī)械密封控制系統(tǒng)的反饋信號(hào)，通過調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量或伸長量改變密封環(huán)端面的閉

2、合力，以控制密封環(huán)端面的溫升。本文用摩擦學(xué)原理分析了密封環(huán)摩擦的基本原理，闡述了密封環(huán)材料選擇的基本原則，并介紹了常見材料的物理性能和應(yīng)用場合。分析了鑲嵌式動(dòng)環(huán)的過盈量的選擇對(duì)密封性能和使用壽命的影響。 在機(jī)械密封溫度場與應(yīng)力場耦合分析中，分析了傳熱和接觸問題的特點(diǎn)，建立了密封環(huán)的整體模型。根據(jù)ANSYS軟件解決相關(guān)問題的特點(diǎn)，在密封環(huán)接觸端面建立接觸單元，并設(shè)置大的傳熱系數(shù)，使產(chǎn)生的摩擦熱量優(yōu)先在接觸端面間傳遞。用熱流密度代替

3、摩擦熱載荷施加于動(dòng)、靜環(huán)接觸處，并用循環(huán)迭代提高了熱流密度的計(jì)算精度。同時(shí)運(yùn)用傳熱學(xué)原理分析了密封環(huán)的對(duì)流換熱邊界，并應(yīng)用經(jīng)典公式計(jì)算了相應(yīng)邊界的對(duì)流換熱系數(shù)。同時(shí)計(jì)算了不同工況下的密封環(huán)溫度場、應(yīng)力場的分布和軸向相對(duì)變形狀況，并分析了影響它們的主要因素。 在機(jī)械密封試驗(yàn)研究中，在艉軸可控式機(jī)械密封試驗(yàn)裝置上測試了不同工況下密封環(huán)端面的溫度、泄漏量和摩擦轉(zhuǎn)矩，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析比較。結(jié)果表明，理論計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果比較吻合，