机械密封动环结构动力学特性研究与试验分析

旋转设备在运行中,传动轴的转动会导致机械密封摩擦副的接触端面发生振动。为研究接触端面振动对密封性能的影响,以某型号机械密封的摩擦副为研究对象,运用SolidWorks对机械密封的动环进行有限元建模,采用ANSYS Workbench对机械密封的动环进行结构动力学分析,分析发现:动环在1阶、2阶、3阶模态频率下会产生径向产生相对扭转;在4阶、5阶模态频率下动环两边向圆心方向发生弯曲;在6阶、7阶模态频率下密封面沿径向摆动;在8阶模态频率下端面产生相对拉伸;在9阶、10阶模态频率下端面处整体产生很大的形变。依据有限元分析结果取第1阶模态频率,通过机械密封试验台进行验证。结果表明:电机转动引起的机械密封低频共振使得动环外径处磨损严重,摩擦面大小不一且不连续;配合在轴上的静环几乎不受振动的影响,其磨损面相对均匀。机械密封动环的结构动力学分析,对减少机械密封的泄漏量,延长机械密封的使用寿命均具有重要意义。