機(jī)械密封表面激光造型動(dòng)壓潤滑性能的數(shù)值分析.pdf

1、機(jī)械密封表面造型對(duì)密封的工作性能以及使用壽命等特性具有決定性影響。用激光進(jìn)行機(jī)械密封表面造型已成為今年來研究的熱點(diǎn)之一。對(duì)機(jī)械密封表面不同造型及其造型參數(shù)優(yōu)化的研究，不但對(duì)完善潤滑理論有著重要的意義，而且對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有著巨大的實(shí)用價(jià)值。 本文在綜合國內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，著重對(duì)機(jī)械密封表面激光加工凹腔造型及其螺旋槽造型的動(dòng)壓潤滑性能進(jìn)行了分析研究。 一方面，本文對(duì)激光加工的機(jī)械密封表面實(shí)際凹腔造型進(jìn)行具體分析，深入分析

2、了機(jī)械密封潤滑摩擦中的影響因素，并進(jìn)行合理的簡化和近似，提出了錐形凹腔造型動(dòng)壓潤滑的物理模型。在物理模型的基礎(chǔ)上建立了適用于凹腔造型分析的數(shù)值計(jì)算模型，并確定了數(shù)值計(jì)算模型的初始條件和邊界條件。數(shù)值計(jì)算模型的建立將機(jī)械密封表面凹腔造型潤滑摩擦問題轉(zhuǎn)化為Reynolds控制方程和油膜厚度方程組成的高度非線性數(shù)學(xué)問題。利用有限差分法進(jìn)行離散，通過Guass-Seidel線松弛迭代求解數(shù)值計(jì)算模型。采用多重網(wǎng)格法加速解的收斂，提高解的準(zhǔn)確性。

3、并在此基礎(chǔ)上編制了可用于分析計(jì)算機(jī)械密封動(dòng)壓潤滑性能的C語言數(shù)值計(jì)算程序，得到了造型表面三維膜厚和壓力分布圖。分析了操作參數(shù)和端面造型參數(shù)對(duì)密封性能的影響，通過大量的數(shù)值計(jì)算表明：凹腔半徑<'R>p和凹腔深度<'R>h對(duì)密封性能影響顯著，適宜的取值范圍為：0.25<<'R>p<0.4、3<<'R>h<7。 另一方面，為激光加工的單螺旋槽(內(nèi)、中間、外開槽)型和雙螺旋槽(內(nèi)外開槽)型建立了極坐標(biāo)下的數(shù)值計(jì)算模型，確定了數(shù)值模型的初

4、始條件和邊界條件，并采用多重網(wǎng)格法進(jìn)行求解。編制了C語言數(shù)值計(jì)算程序，得到了各種螺旋槽上的三維膜厚和壓力分布圖。研究表明：槽數(shù)Ng、槽深比Hg對(duì)密封性能影響顯著而螺旋角α對(duì)泄漏量影響比較顯著，而各種螺旋槽槽型的幾何參數(shù)適宜的取值范圍為10