靜壓干氣密封的動(dòng)態(tài)特性及熱變形研究.pdf

1、機(jī)械密封相關(guān)技術(shù)的研究涉及工程力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、摩擦學(xué)、傳熱學(xué)、流體潤(rùn)滑理論等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，是國(guó)內(nèi)近年來(lái)科學(xué)研究的重點(diǎn)課題之一。目前國(guó)外關(guān)于機(jī)械密封技術(shù)的研究已經(jīng)比較成熟，而國(guó)內(nèi)的研究還停留在機(jī)械密封原理、結(jié)構(gòu)、密封流場(chǎng)模擬以及密封環(huán)熱分析等領(lǐng)域，對(duì)于機(jī)械密封環(huán)動(dòng)態(tài)特性方面的研究相對(duì)比較少。機(jī)械密封系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中難免會(huì)受到密封端面磨損、泄漏、密封端面介質(zhì)空化等自身及外界因素的影響，使得密封環(huán)產(chǎn)生軸向振動(dòng)及耦合振動(dòng)等問(wèn)題，進(jìn)而加速了

2、泄漏，降低了使用壽命，甚至使密封裝置失效。本文選取機(jī)械密封系統(tǒng)之一的靜壓干氣密封系統(tǒng)，對(duì)其從密封原理、密封結(jié)構(gòu)到密封端面壓力分布、動(dòng)態(tài)特性及熱應(yīng)力變形等方面進(jìn)行了較詳細(xì)的分析研究。
　?。?）介紹了靜壓干氣密封的原理和結(jié)構(gòu)；對(duì)密封端面進(jìn)行了受力分析，并推導(dǎo)出求解密封端面壓力分布的雷諾方程，以及對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了說(shuō)明；最后推導(dǎo)了節(jié)流孔流量和泄漏量的計(jì)算公式。
　　（2）應(yīng)用有限元軟件ANSYS的流體分析模塊CFD對(duì)外加壓式靜壓干

3、氣密封系統(tǒng)密封端面上壓力分布的求解過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并用該模塊求解了密封端面上不同厚度的介質(zhì)膜所對(duì)應(yīng)的壓力分布，得出在恒定外加壓的條件下，密封端面凹槽內(nèi)的壓力只有微小變化，幾乎可以忽略；分析了特定節(jié)點(diǎn)處壓力隨介質(zhì)膜厚度變化的曲線，通過(guò)應(yīng)用數(shù)據(jù)處理軟件MATLAB對(duì)該節(jié)點(diǎn)處壓力隨介質(zhì)膜厚度變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行了曲線擬合，得出壓力與膜厚變化的擬合多項(xiàng)式方程。
　?。?）建立軸向振動(dòng)和耦合振動(dòng)分析模型，借助旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，并考慮各參數(shù)對(duì)其在穩(wěn)

4、定運(yùn)行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性規(guī)律的影響，對(duì)其分析模型進(jìn)行了較詳細(xì)的推導(dǎo)和簡(jiǎn)化，最后得出求解動(dòng)態(tài)特性的動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)應(yīng)用MATLAB軟件編程求解得出其動(dòng)態(tài)特性規(guī)律。
　?。?）應(yīng)用ANSYS軟件的熱分析模塊對(duì)靜壓干氣密封系統(tǒng)的動(dòng)、靜環(huán)從整體上進(jìn)行了溫度場(chǎng)分析，得出整體的溫度場(chǎng)分布規(guī)律；同時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)換單元類(lèi)型，加載溫度場(chǎng)求解結(jié)果，在特定的約束條件下得出其熱應(yīng)力變形規(guī)律。
　　本文針對(duì)靜壓干氣密封系統(tǒng)的動(dòng)、靜環(huán)從密封端面壓力分布到軸向振