機械密封表面激光造型動壓潤滑性能的數(shù)值分析.pdf

1、機械密封表面造型對密封的工作性能以及使用壽命等特性具有決定性影響。用激光進行機械密封表面造型已成為今年來研究的熱點之一。對機械密封表面不同造型及其造型參數(shù)優(yōu)化的研究，不但對完善潤滑理論有著重要的意義，而且對實際生產(chǎn)有著巨大的實用價值。 本文在綜合國內(nèi)外大量文獻資料的基礎上，著重對機械密封表面激光加工凹腔造型及其螺旋槽造型的動壓潤滑性能進行了分析研究。 一方面，本文對激光加工的機械密封表面實際凹腔造型進行具體分析，深入分析

2、了機械密封潤滑摩擦中的影響因素，并進行合理的簡化和近似，提出了錐形凹腔造型動壓潤滑的物理模型。在物理模型的基礎上建立了適用于凹腔造型分析的數(shù)值計算模型，并確定了數(shù)值計算模型的初始條件和邊界條件。數(shù)值計算模型的建立將機械密封表面凹腔造型潤滑摩擦問題轉(zhuǎn)化為Reynolds控制方程和油膜厚度方程組成的高度非線性數(shù)學問題。利用有限差分法進行離散，通過Guass-Seidel線松弛迭代求解數(shù)值計算模型。采用多重網(wǎng)格法加速解的收斂，提高解的準確性。

3、并在此基礎上編制了可用于分析計算機械密封動壓潤滑性能的C語言數(shù)值計算程序，得到了造型表面三維膜厚和壓力分布圖。分析了操作參數(shù)和端面造型參數(shù)對密封性能的影響，通過大量的數(shù)值計算表明：凹腔半徑<'R>p和凹腔深度<'R>h對密封性能影響顯著，適宜的取值范圍為：0.25<<'R>p<0.4、3<<'R>h<7。 另一方面，為激光加工的單螺旋槽(內(nèi)、中間、外開槽)型和雙螺旋槽(內(nèi)外開槽)型建立了極坐標下的數(shù)值計算模型，確定了數(shù)值模型的初

4、始條件和邊界條件，并采用多重網(wǎng)格法進行求解。編制了C語言數(shù)值計算程序，得到了各種螺旋槽上的三維膜厚和壓力分布圖。研究表明：槽數(shù)Ng、槽深比Hg對密封性能影響顯著而螺旋角α對泄漏量影響比較顯著，而各種螺旋槽槽型的幾何參數(shù)適宜的取值范圍為10