艉軸可控式機械密封數(shù)值分析及試驗研究.pdf

1、普通機械密封往往只能在設計工況下穩(wěn)定運行，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)生嚴重泄漏而造成密封的失效。本文針對這一現(xiàn)實要求，用數(shù)值方法和試驗分析法研究了變工況條件下影響機械密封特性的主要因素，為同類型的機械密封設計提供理論依據(jù)。 在可控式機械密封裝置的設計中，以端面溫升作為機械密封控制系統(tǒng)的反饋信號，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用場合。分析了鑲嵌式動環(huán)的過盈量的選擇對密封性能和使用壽命的影響。 在機械密封溫度場與應力場耦合分析中，分析了傳熱和接觸問題的特點，建立了密封環(huán)的整體模型。根據(jù)ANSYS軟件解決相關問題的特點，在密封環(huán)接觸端面建立接觸單元，并設置大的傳熱系數(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、靜環(huán)接觸處，并用循環(huán)迭代提高了熱流密度的計算精度。同時運用傳熱學原理分析了密封環(huán)的對流換熱邊界，并應用經(jīng)典公式計算了相應邊界的對流換熱系數(shù)。同時計算了不同工況下的密封環(huán)溫度場、應力場的分布和軸向相對變形狀況，并分析了影響它們的主要因素。 在機械密封試驗研究中，在艉軸可控式機械密封試驗裝置上測試了不同工況下密封環(huán)端面的溫度、泄漏量和摩擦轉矩，并與理論計算結果進行了分析比較。結果表明，理論計算與試驗結果比較吻合，