船舶艉轴双端面密封端面热-力耦合变形及影响因素分析

针对在深海湖泊等复杂极端工况下船舶艉轴由于密封端面变形产生过大间隙,导致泄漏的问题,通过建立船舶艉轴热-力耦合分析模型,分析不同工况下,3组典型密封端面材料组对（YNW8-M106D、SiC-M106D、S30408-M106D）的密封环端面温度、应力及变形变化规律;分析海水环境下材料、转速及弹簧比压等主要影响因素及密封端面变形的影响及影响程度和权重。结果表明：转速升高100%,使得密封端面温度、应力及变形增加35%,43%及49%,弹簧比压升高100%,使得密封端面温度、应力及变形增加17%,5%及14%,应限制其最大值,防止密封失效;材料的热膨胀系数及导热系数对密封端面的影响最大,合理选取动静环材料有利于减少端面变形;选取出适合转速400 r/min、弹簧比压0.2工况下的最优材料（Si C-M106D）配对,使得船舶艉轴平衡可靠并长寿命运转。本文的模型和计算方法可为船舶艉轴密封结构的设计提供参考。     

深水艉轴密封装置摩擦副试验研究

端面摩擦副是潜艇艉轴密封装置中最重要的元件,在很大程度上决定了艉轴密封装置的使用性能和寿命。选用几种目前使用较普遍的摩擦副材料,如2Cr13不锈钢、不锈钢C钢、08Cr17N i6T不锈钢、硬质合金等与碳精环进行了匹配试验。通过对试验结果进行综合分析和比较,结果表明,硬质合金为最佳的匹配材料,且密封性能良好,在试验条件下其最大泄漏量不大于2 L/h。     

初始力变形对船舶艉轴机械密封温度场的影响

机械密封温度场传统分析方法不考虑初始力变形对温度场影响,假设认为密封端面平行,计算得到密封环温度与实际温度存在较大的偏差。建立考虑初始力变形的艉轴密封装置的有限元模型,运用ANSYS分析软件通过间接耦合法研究特定工况下船舶艉轴机械密封端面温度的分布规律及密封环内温度沿轴向的变化规律,并与传统方法结果进行比较。结果表明：提出的数值分析方法考虑了初始力变形的作用,得到的密封端面径向最高温度发生在靠近端面变形后实际接触的内径位置,而不是传统方法的靠近内径处;相比传统方法,提出的数值分析方法计算得到的端面比压更大,端面温度更高,尤其是在高温高压的工况以及采用弹性模量较小的密封材料时。     

船舶艉轴机械密封温度场与热变形分析

船舶艉轴机械密封在运转时,密封环端面温度的分布及热变形对密封的泄漏有重要的影响.为了提高机械密封的密封性,采用有限元分析方法,运用整体法和分离法对机械密封的动、静环的温度场、热变形进行分析,研究在不同主轴转速下端面温度的变化情况.分析表明:机械密封端面的最高温度出现在接触区域的中间,并向内、外两侧递减;端面摩擦热与主轴...     

船舶艉轴机械密封试验装置的设计及密封试验

研制了船舶艉轴机械密封试验装置,该装置由动力和密封两大部分组成,能模拟各种工况下船舶艉轴机械密封的工作状况。以合金与青铜材料为密封摩擦副进行了密封性能试验,测试密封端面温度、摩擦因数、泄漏量等主要性能参数。该密封试验装置可用于探讨机械密封工作机制,筛选机械密封材料,评价密封性能,从而提高机械密封工作寿命和可靠性。     

某型船舶艉轴密封装置端面密封失效分析及试验研究

针对某型船舶艉轴密封装置端面密封的失效问题,对磨损失效的碳石墨环的表面附作物进行光谱分析,证明附作物为金属腐蚀产物。采用摩擦磨损试验测试摩擦副碳石墨环的摩擦磨损性能,并与在摩擦副表面加入金属腐蚀粉末后的磨损结果进行比较。结果表明,碳石墨环在正常情况下有较好的耐磨性能,而金属腐蚀粉末进入碳石墨环表面后,碳石墨环摩擦因数增大,磨损量急剧上升,证明艉轴密封装置密封失效是由于壳体内表面金属腐蚀产物进入端面密封引起的。     

船舶艉轴密封装置O形橡胶密封圈失效分析

介绍了船舶艉轴密封装置密封原理,通过对船舶艉轴密封装置橡胶密封圈失效形貌特征及装置失效部位密封结构的实例分析,探讨了该类O形橡胶密封圈失效的原因,并提出了相应的改进措施。分析表明,橡胶圈压缩率偏大,橡胶环及与其接触部件的材质硬度偏低和加工精度不够,密封沟槽宽度偏大,磨粒侵入和润滑不良是导致艉轴密封装置O形橡胶密封圈失效的主要原因。     

艉轴轴系中心线的调正与端面密封

艉轴作为船舶传递动力的装置,是极其重要的零件,因此在其轴系中心线调正时选用正确的方法,并选用合适的艉轴端面密封的方式尤为重要.介绍了轴系中心线调正方法和要求,以及艉轴承端面密封的要求与工艺.     

船舶艉轴空气密封装置设计及应用

随着船舶制造工业以及自动控制技术的发展,作为船舶主推进动力装置的艉轴空气密封装置在大型船舶中得到了应用。文中以8500PCTC（汽车运输船）船配备的Simplex Compact的SC2S型的艉轴密封装置为例,主要介绍了该艉轴空气密封装置的优缺点、工作原理及设计要点。     

基于ANSYS的大型船舶艉轴密封变形研究

在合理的假设条件下,利用有限元分析软件Ansys13.0对特定工况下机械密封的力、热变形分别进行了计算,发现热变形在整体变形中占主导地位.通过对比动环与静环接触端面节点的位移曲线,进一步得出依据软硬规则进行材料配对选取的动静环,两者材料热膨胀系数接近时,动环的热变形为整个密封变形的最重要因素,在保证弹簧补偿力的前提下,应重点考虑如何减小动环的热变形.分析了端面宽度、弹簧压力和转速对密封端面热变形的影响,提出在对密封系统进行优化设计时,不能只考虑单个因素对变形的影响,应该综合考虑,为船舶艉轴密封的优化设计提供理论依据.     

船舶艉轴机械密封材料摩擦磨损性能研究

为探究船舶艉轴机械密封用高分子材料在实际工作环境下的摩擦磨损性能,选用浇注型聚氨酯弹性体（CPU）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）、玻璃纤维改性聚己二酰丁二胺复合材料（GF/PA46）与玻璃纤维改性聚四氟乙烯复合材料（GF/PTFE）5种材料,在载荷为0.5 MPa,线速度为7 m/s的工况下开展摩擦磨损性能测试。结果表明：重载、高速的工况使得CPU、PET、PBT、GF/PA46材料出现了不同程度的剥落与犁沟,摩擦因数与磨损量较大;GF/PTFE材料仅出现一些相对轻微的撕裂和磨痕,相较于CPU、PET、PBT、GF/PA46材料,GF/PTFE的平均摩擦因数分别下降了66.6%、80.4%、86.1%、87.8%,单位时间磨损量分别下降了91.7%、92.7%、88.6%、97.0%,摩擦磨损性能最优。     

跨尺度复合织构化摩擦副端面密封性能分析

在密封副的表面上引入大尺度的凹槽与小尺度微孔结合的跨尺度复合织构,提出椭圆形微孔与T形槽结合的复合织构化机械密封端面,并创建间隙液膜流体模型;根据质量守恒空化边界条件建立数学模型,采用有限单元法进行数值求解,研究不同长短轴比的椭圆微孔分别与T形槽复合对密封性能的影响,确定最佳复合构型;对比分析不同工况参数下,不同织构化端面密封的开启力、泄漏量等密封性能的变化规律。结果表明：最佳复合构型为长短轴比1.8的椭圆微孔与T形槽复合,在相同工况参数下,相较单一织构,跨尺度复合织构化端面密封具有更强的动压润滑效应、更低的泄漏量、更高的开启力,综合密封性能最好。研究结果可应用于机械密封织构化摩擦副端面的设计及优化。     

浸渍石墨配对9Cr18密封摩擦副的摩擦特性

针对无压喷油运行工况下机械密封端面磨损严重问题,基于多功能摩擦磨损试验机开展浸呋喃树脂石墨M180K和浸锑石墨M181D配对9Cr18金属环的摩擦磨损试验。探讨操作工况参数轴向载荷和线速度对浸渍石墨摩擦因数和摩擦扭矩两摩擦特性参数的影响,对比研究不同摩擦状态下线速度对两摩擦特性参数的影响,并基于三维形貌仪采集2种浸渍石墨试验前后的表面形貌。结果表明：低黏油润滑工况,一定范围内提高pv值有助于减小浸渍石墨摩擦因数,但轴向载荷的增加提高了摩擦扭矩;而较大轴向载荷时,增加线速度有助于减小摩擦扭矩;相同操作工况和摩擦状态下,浸锑石墨摩擦因数显著小于浸呋喃树脂石墨对应值且表面磨损轻微;相比而言,浸锑石墨的耐磨性更优异,更适用高参工况。     

船舶艉轴剖分式机械密封结构分析

针对船舶艉轴机械密封装置安装、维修、拆卸时工作量大和时间长的问题,对几种剖分式机械密封副和密封圈结构进行了评价分析,并讨论了这些结构的特点和应用前景。     

舰船艉轴密封技术应用研究

介绍了典型舰船艉轴填料密封的结构特点、性能测试情况以及通过试验研究最终确定的作为舰船艉轴的密封填料的实船应用情况