机械密封端面液膜分析

分析了机械密封的端面液膜与密封寿命的关系,以及端面温度对端面液膜的影响,并提出了保护端面液膜的主要措施和解决方案.     

部分端面微孔机械密封性能的理论研究

研究了部分端面微孔机械密封的液膜开启力、液膜刚度、泄漏率和摩擦力矩等密封性能的计算方法,并研究了微孔密度Sp、微孔深径比ε、微孔区域比α等密封结构参数对密封性能的影响规律,并与端面全区域开微孔机械密封的情况进行了对比.结果表明,微孔密度Sp≈0.2、微孔深径比ε≈0.02时,开启力、液膜刚度和泄漏率最大;摩擦力矩随Sp、ε、α的增加而降低.     

端面微孔机械密封研究进展

端面微孔机械密封是一种新型机械密封技术,它是在普通机械密封的端面上加工出微米级的小坑孔,具有良好的润滑性能和密封性能,已在石油化工行业用泵上获得了成功应用。本文简要地介绍了端面微孔机械密封的典型结构及其工作原理、端面微孔机械密封产生发展概况、最新研究进展及其在化工泵上的应用情况。     

机械密封端面T形槽液膜压力脉动特性分析

针对机械密封端面液膜流场的压力脉动,以机械密封端面T形槽液膜为研究对象,进行了机械密封摩擦副端面液膜微尺度区域的压力脉动特性分析。基于流体润滑理论,建立了机械密封端面T形槽三维液膜模型。求解端面液膜流体雷诺方程,计算分析了不同工况下端面液膜的压力脉动特性和频谱特性,探讨了端面流场压力周期性变化的影响因素。结果表明:在不同转速下机械密封端面液膜流场压力均呈现周期性脉动,压力脉动的振幅沿T形槽槽区径向方向增大;端面液膜的开启力受到槽区和非槽区动静干涉的影响;端面液膜流场压力脉动受到主轴转速和槽数的影响。     

激光加工多孔端面机械密封的参数研究

建立了激光加工多孔端面机械密封的流体动力学分析模型。根据基本假设,一个孔栏上的液膜压力分布可表征整个密封面上的液膜压力。将参数进行无量纲化,采用有限差分法对激光加工多孔端面机械密封进行了参数研究,并利用MATLAB计算机软件得到了无量纲液膜压力的三雏分布规律。由计算分析可知,液膜平均压力随着液体粘度和转速的增加、液膜厚度的减小而增大;随着流体压力的增大,微孔产生的动压效应减弱。另外,微孔密度和微孔深径比的对液膜平均压力有很大影响,对其进行优化,可使平均液膜压力达到最大。     

旋转式压力能交换器密封端面液膜压力和泄漏量的数值模拟

旋转式压力能交换器是利用正位移原理进行流体压力能利用的装置.为全面了解其端面密封特性,基于N-S方程和SIMPLEC算法,在不同端面间隙和流量下,对密封端面流场进行了数值模拟,考察了密封压力和端面泄漏的变化情况.结果表明:转子转速对端面泄漏量没有影响,端面间隙内的流动为层流时,可以获得较为稳定的液膜压力;端面密封性能随着间隙的增加迅速恶化,当间隙超过0.03 mm后,即丧失密封能力.     

气体多孔端面机械密封孔径尺寸对密封动态性能影响研究

建立了气体润滑微孔端面机械密封(LST-MS)的气膜压力控制方程及雷诺方程,利用有限差分法和小扰动法计算了气膜稳态和动态压力分布,分析研究了频率数、面积比和布孔方式等参数对密封动态刚度和阻尼等表征气膜特性参数的影响.结果表明,高频扰动易使密封产生气膜振荡而导致密封失稳;孔径尺寸对密封气膜影响明显,随微孔列数的增多,刚度和阻尼均将逐渐趋于某一稳定值,频率数越大,则稳定值对应的微孔列数越多.     

螺旋排布微孔端面机械密封的性能研究

端面微孔排布方式对激光加工多孔端面机械密封性能影响显著。通过建立螺旋排布微孔端面机械密封的理论分析模型,运用有限元法和数值模拟工具,获得密封端面液膜压力分布。以液膜刚度、开启力、泄漏量和刚漏比等密封性能参数为评价指标,比较径向直排微孔机械密封和螺旋排布微孔机械密封的性能优劣,分析螺旋排布微孔几何参数(螺旋角、径向开孔比、周向开孔比等)对密封性能的影响规律。结果显示,在同等工况下,螺旋排布微孔机械密封相比径向直排微孔机械密封可以显著提高密封端面的液膜刚度、开启力和刚漏比。进一步的优化分析表明,适当的螺旋角、周向开孔比和径向开孔比可以显著提高密封性能。     

热油泵机械密封的端面失效形式

根据机械密封在变工况条件下的实验室实验，探讨了变工况发生时机械密封端面比压变化的各种影响因素，提出机械密封在变工况发生时液膜相变导致的液膜失稳和开启失效条件，推导了端面参数的变化规律。     

基于ANSYS CFX的多孔端面机械密封膜压分析

为了深入研究多孔端面机械密封动压效应的形成机制,通过建立多孔端面机械密封的分析模型,采用AN-SYS CFX软件求解三维N-S方程,得到环两侧在无压差时总压分布和不同压差时静压分布;以液膜平均动压力为参照,得到不同工况参数对密封端面动压效应的影响规律,并结合压力分布云图对结果进行分析。研究表明:流体介质压力增加,平均动压力变化不大;增大转速、提高密封介质黏度可以明显提高多孔端面机械密封的动压效应。ANSYS CFX提供一种更便捷、准确的计算方法,实现对膜压分析更合理、真实的数值模拟。     

液膜润滑非接触式机械密封温度场分析

利用有限元软件ANSYS计算了液膜润滑非接触式机械密封的温度场分布,与同样工况的接触式机械密封进行了对比,并分析了密封材料导热系数、主轴转速、密封介质粘度、液膜厚度等参数对温度场的影响.结果表明:密封材料导热系数、主轴转速对端面温度具有较大影响,而液膜厚度的影响可以忽略.     

粗糙液膜机械密封液汽相变研究

以逆向重构的确定性粗糙表面机械密封模型为依据,建立机械密封微间隙三维粗糙液膜流动计算模型;联立黏温效应与流体物性参数,对比光滑模型和粗糙模型的流速、端面压力、温度和相态规律;研究粗糙模型在不同载荷和转速下对液膜密封汽化相变特性以及密封性能关键参数的影响。研究结果表明：粗糙模型受温度变化程度更大,从478 K增加到了493 K;相态分布均随温度的升高而增大,其中同一温度下,粗糙模型的汽相分布更多,且在493 K之后出口相变程度就达到了100%,最大相体积分数增加11.73%。从而推断出：随着压力升高,端面汽相占比逐渐降低,而转速增加促进了汽化的发生。     

弹簧比压对机械密封性能影响的分形分析

在考虑磨损引起端面表面形貌变化的基础上,引入分形理论分析了弹簧比压对平衡型机械密封泄漏率和端面摩擦特性的影响,并针对GY-70平衡型机械密封进行了试验研究。理论分析和试验结果表明,尽管弹簧比压的变化有时不足以改变机械密封的端面摩擦状态,但随着弹簧比压的增大,摩擦副之间的润滑介质已相对减少,端面摩擦特性逐渐恶化。机械密封存在一最佳弹簧比压,不同的工况条件下,最佳弹簧比压是不相同的。正确选择弹簧比压是实现机械密封长寿命低泄漏率的关键。     

机械密封端面微变形研究进展

机械密封端面微变形是造成机械密封失效的主要原因之一,是机械密封研究的主要课题之一.对国内外机械密封端面微变形的研究现状和进展进行了分析,表明理论模型只能求解一些几何形状比较规则的密封环,应用范围非常有限；数值模拟方法中有限元法不仅可以求解截面形状复杂的密封环,而且还可模拟机械密封实际工况,应用和发展潜力很大.端面微变形测试是采用传统电阻应变测试方法,该方法以点测量为基础,不能获得全场的变形信号.因此,寻找更可靠的测试技术并研制一套测量系统已经成为目前机械密封端面微变形研究的重要课题.     

基于空化的液膜密封热流体动态特性分析

通过有限元法对动态雷诺方程和液膜能量方程进行推导求解,建立了考虑流体热效应和空化效应的液膜密封动态特性模型,分析了槽数、槽深、转速以及压力对液膜密封动态特性参数的影响.结果表明:在考虑空化及热黏的条件下,各角向之间的相互影响较弱,耦合角向系数小于正角向及轴向系数;刚度系数的绝对值会随着槽数、槽深、转速和压力的增加而增加...     

激光加工锥形凹腔非接触机械密封端面密封性能的数值分析

基于激光造型的实际形貌,建立了激光加工非接触机械密封端面密封性能的数学模型,确定了油膜控制方程及其边界条件。采用多重网格法求解无量纲化后的雷诺方程,对静环上均匀分布的锥形凹腔的形貌进行优化。结果表明：膜厚越小凹腔半径对压力的影响越显著,并且随着凹腔半径的增大,压力呈上升趋势;随着凹腔深度的增加,无量纲压力增大,但随着深度的进一步增加,压力趋于稳定;均匀分布在静环表面的锥形凹腔在静压效应不明显的情况下,可产生明显的动压效应。     

机械密封端面摩擦机制与摩擦状态

机械密封端面摩擦状态是决定机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素.从微观角度探讨了机械密封端面摩擦机制,分析了机械密封端面分别处于干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦状态时的工作特性,介绍了机械密封端面摩擦状态的判断方法,分析了端面摩擦状态对机械密封性能的影响.对于普通机械密封,端面的最佳摩擦状态应该是混合摩擦状态,如密封性能要求较高,则应该是边界摩擦状态.