船舶艉軸機械密封的數值模擬與試驗研究.pdf

1、艉軸密封是直接關系到船舶行駛安全的關鍵部位。機械密封因具有承載能力高、泄漏量小、功耗低以及磨損自動補償等顯著優(yōu)點,廣泛應用于艉軸密封中。隨著船舶向高速、大型方向發(fā)展,艉軸機械密封的軸徑、轉速及密封介質壓力也越來越大,導致密封環(huán)的端面溫度升高、磨損加劇,嚴重影響密封的壽命。艉軸機械密封端面間的潤滑及磨損特性已成為當前急待深入研究的重要課題。本文針對這一問題,采用數值模擬和試驗分析,研究了不同工況條件下艉軸機械密封的摩擦機理、溫升及傳熱、磨

2、損特性等,為艉軸機械密封設計提供理論依據。論文研究的主要工作和取得的成果如下:
　　 1.依據摩擦學原理分析了艉軸機械密封環(huán)的摩擦機理,判斷了其摩擦狀態(tài),同時從摩擦學和實際應用角度分別闡述了艉軸機械密封摩擦副材料選擇的原則。
　　 2.利用動、靜環(huán)整體建模的思路,對密封環(huán)進行溫度場分析。運用不同的方法對密封環(huán)的對流換熱邊界進行了計算,以熱流密度為加載載荷,計算并分析了不同工況下密封環(huán)的溫度場分布情況,獲得了轉速、介質壓力

3、對溫度場分布的關系。
　　 3.在密封環(huán)接觸端面建立了接觸單元,對密封環(huán)進行了接觸分析。結果表明接觸端面內徑處的接觸壓力要小于外徑處,密封環(huán)端面有出現擴散錐面的趨勢,密封環(huán)的各個邊緣處產生較大的集中應力,密封環(huán)的變形較小。
　　 4.進行艉軸機械密封的磨損特性研究,在綜合分析各種機械磨損模型的基礎上,建立了艉軸機械密封環(huán)磨損的數學模型。并對艉軸機械密封和普通機械密封的磨損率進行了初步預測。
　　 5.開展了機械密