柔性極靴磁脂密封的開發(fā)和性能研究.pdf

1、針對現(xiàn)有磁脂密封耐壓能力有限、運(yùn)行時(shí)極靴易與轉(zhuǎn)軸發(fā)生剛性磕碰;而刷式密封摩擦生熱較大、不能實(shí)現(xiàn)零泄漏等問題,綜合磁脂密封與刷式密封的特點(diǎn),提出了新型柔性極靴磁脂密封并申請了國家發(fā)明專利。柔性極靴磁脂密封同時(shí)具有磁脂密封和刷式密封耐壓性能好,可以實(shí)現(xiàn)零泄漏,適應(yīng)轉(zhuǎn)軸偏心振動能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。本文首先分析了柔性極靴磁脂密封的工作原理,確定密封各部件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和材料性質(zhì),由此對其耐壓能力,結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化,傳熱特性,冷卻方案和試驗(yàn)驗(yàn)證等方面展開系統(tǒng)而

2、深入的研究。
　　利用ANSYS軟件建立柔性極靴磁脂密封的數(shù)值分析模型,對柔性極靴采用實(shí)體建模進(jìn)行簡化,得到了其磁場強(qiáng)度及分布規(guī)律,對比分析了柔性極靴磁脂密封和剛性極靴磁脂密封的耐壓能力,結(jié)果表明柔性極靴的使用能夠明顯提升密封的耐壓性能。采用正交試驗(yàn)的方法,綜合分析了柔性極靴的相對磁導(dǎo)率、長度、厚度以及擋板和涂層的厚度等相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸、材料屬性等設(shè)計(jì)參數(shù)對密封耐壓能力的影響規(guī)律,得到了多參數(shù)的綜合優(yōu)化結(jié)果。通過數(shù)值分析方法,研究了轉(zhuǎn)

3、軸偏心對密封耐壓能力的影響規(guī)律,證明了柔性極靴磁脂密封在轉(zhuǎn)軸偏心工況下有著更好的耐壓能力和適應(yīng)性。
　　利用FLUENT軟件建立柔性極靴磁脂密封的傳熱數(shù)值分析模型,分析了磁脂與轉(zhuǎn)軸、柔性極靴與轉(zhuǎn)軸理論上的摩擦熱及其功耗,得到并研究了密封溫度場分布和磁脂溫升規(guī)律等傳熱特性。為了進(jìn)一步控制和改善磁脂溫度,分析了轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速,柔性絲直徑、排列傾角和安裝過盈量以及涂層性質(zhì)等相關(guān)操作、結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)對密封傳熱特性的影響規(guī)律并進(jìn)行了優(yōu)化。通過數(shù)值

4、分析方法,研究了冷卻水對柔性極靴磁脂密封的冷卻降溫效果,結(jié)果表明增大冷卻水流量和降低進(jìn)水溫度能在一定程度上提高冷卻換熱功率,進(jìn)一步降低磁脂的溫度。
　　建立柔性極靴磁脂密封試驗(yàn)系統(tǒng),完成密封裝置的設(shè)計(jì)和加工制造,從密封的耐壓能力和傳熱特性兩方面進(jìn)行試驗(yàn)研究,驗(yàn)證了柔性極靴磁脂密封在實(shí)際工況中良好的密封效果和性能。同時(shí),以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),與數(shù)值分析的結(jié)論進(jìn)行了對比,驗(yàn)證了數(shù)值分析的正確性。
　　本文通過對柔性極靴磁脂密封的性能