三種不同端面幾何形貌機(jī)械密封的性能試驗(yàn)研究.pdf

1、為了改善機(jī)械密封的密封性能和端面摩擦副的潤(rùn)滑狀況，人們將表面造型技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械密封以實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封的零泄漏和非接觸式運(yùn)轉(zhuǎn)。目前研究最廣最深的是上游泵送機(jī)械密封和端面凹腔結(jié)構(gòu)的動(dòng)壓型機(jī)械密封，但這兩種機(jī)械密封也有一定的缺陷：泵送槽機(jī)械密封動(dòng)壓力不大；凹腔機(jī)械密封在泄漏問(wèn)題沒(méi)有得到解決，并且在較大的端面比荷情況下磨損嚴(yán)重。為解決這兩個(gè)問(wèn)題，本課題組提出了槽腔結(jié)合造型的機(jī)械密封以同時(shí)實(shí)現(xiàn)零泄漏和非接觸，并從理論和試驗(yàn)兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。

2、　　 一、理論方面。
　　 基于流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論分別建立了端面泵送槽形貌和端面凹腔形貌的機(jī)械密封流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的數(shù)學(xué)模型，介紹了求解此數(shù)學(xué)模型的數(shù)值解方法。選擇研究人員此前對(duì)槽和腔研究得出的最優(yōu)參數(shù)，應(yīng)用CFD軟件Fluem，分別對(duì)端面螺旋槽造型機(jī)械密封環(huán)、端面凹腔機(jī)械密封環(huán)和槽腔結(jié)合機(jī)械密封環(huán)的進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　 1、對(duì)螺旋槽密封環(huán)的模擬顯示：泵送槽區(qū)存在一定的動(dòng)壓力；整體液體壓力分布在槽尾翼處較大，因此在一定的工

3、況范圍內(nèi)能地域抵御介質(zhì)壓力。
　　 2、對(duì)凹腔密封環(huán)的模擬顯示：凹腔上方及其周邊能產(chǎn)生流體動(dòng)壓力；凹腔底部壓力最低，最容易產(chǎn)生空化效應(yīng)。
　　 3、對(duì)槽腔結(jié)合密封環(huán)的模擬顯示：槽腔結(jié)合造型壞的端面動(dòng)壓力分布較之單一螺旋槽造型環(huán)的端面動(dòng)壓力分布更均勻，有利于密封環(huán)運(yùn)行的穩(wěn)定性；槽腔結(jié)合環(huán)的端面整體動(dòng)壓力要比純槽端面動(dòng)壓力大。
　　 二、試驗(yàn)方面。
　　 分別對(duì)端面凹腔機(jī)械密封環(huán)、槽腔結(jié)合機(jī)械密封環(huán)和未造型機(jī)

4、械密封環(huán)進(jìn)行了密封性能和摩擦性能的試驗(yàn)。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析是得出以下結(jié)論：
　　 1、兩種造型的機(jī)械密封與未造型機(jī)械密封相比，具有明顯優(yōu)越的密封性能和摩擦性能。具體表現(xiàn)為：凹腔機(jī)械密封在一定工況范圍內(nèi)無(wú)泄漏，且具有相對(duì)于未造型良好的摩擦性能；槽腔結(jié)合機(jī)械密封在12種工況中均無(wú)泄漏，其摩擦系數(shù)遠(yuǎn)小于未造型的。
　　 2、凹腔機(jī)械密封也存在一些缺點(diǎn)：在介質(zhì)壓力較小工況下試驗(yàn)時(shí)存在泄漏；在介質(zhì)壓力大而轉(zhuǎn)速小時(shí)摩擦扭矩較大。而槽