端面激光微造型機械密封性能研究.pdf

1、機械密封是流體機械和動力機械的重要裝置之一，摩擦副的接觸端面是機械密封的主要密封端面，是決定其密封性能的關(guān)鍵，同時也是決定機械密封的摩擦磨損和工作壽命的關(guān)鍵。為了改善機械密封端面摩擦副的潤滑狀況，提高密封性能，人們將表面造型技術(shù)應(yīng)用于機械密封，在密封端面加工各種形狀的幾何形貌，以產(chǎn)生動壓效應(yīng)和泵送效應(yīng)，以此減小機械密封的摩擦磨損和泄漏量，替代普通機械密封應(yīng)用于高參數(shù)及危險性的惡劣工況。
　　 本文從摩擦潤滑理論和粘性流體力學(xué)角度

2、分析了端面造型機械密封的內(nèi)部流動。由連續(xù)性方程和動量方程出發(fā)，推導(dǎo)了適用于機械密封流體動壓潤滑的雷諾方程，并分析了各項對動壓效應(yīng)產(chǎn)生的意義。應(yīng)用CFD軟件Fluent對特定槽型參數(shù)的端面螺旋槽造型機械密封的端面內(nèi)流場進行了數(shù)值模擬，結(jié)果顯示，對于特定槽型參數(shù)的螺旋槽端面密封存在一定的適用工況范圍。首次建立了螺旋槽與微凹腔端面造型的幾何模型，并對其流場進行了數(shù)值計算，結(jié)果表明，端面微凹腔造型能產(chǎn)生較高的端面動壓效應(yīng)，減小端面剪切力，有效降

3、低摩擦副的摩擦磨損，且微凹腔呈輻射狀分布在堰區(qū)時，能夠在降低加工成本的同時獲得良好的潤滑效果。
　　 對端面無造型、微凹腔造型、螺旋槽造型、螺旋槽加微凹腔造型四種不同端面形貌的機械密封進行了性能試驗，針對密封性能有顯著影響的密封介質(zhì)壓力和轉(zhuǎn)速兩個關(guān)鍵參數(shù)的不同搭配選取12組進行了試驗，工況參數(shù)的選取與數(shù)值模擬的參數(shù)對應(yīng)，試驗結(jié)果既驗證了數(shù)值模擬結(jié)果的正確性，也顯示了各種端面造型機械密封在不同工況下的優(yōu)勢。其中普通端面機械密封具有

4、良好的密封性能，但摩擦磨損嚴重，且適用的工況范圍很有限；端面微凹腔造型的機械密封潤滑性能優(yōu)越，但泄漏量較大；端面螺旋槽造型的機械密封在保證密封性能的同時，具有比普通端面機械密封優(yōu)越的潤滑性能，但一定槽型參數(shù)的螺旋槽具有一定的適用工況范圍，且降低摩擦磨損的能力遜色于微凹腔造型的機械密封；端面微凹腔加螺旋槽造型機械密封較前三者具有明顯的優(yōu)勢，具有良好密封性能的同時有效降低了端面摩擦副的摩擦磨損，且更加適用于高參數(shù)的工況條件。