大型水泵导轴承梳齿迷宫密封研究

推导了大型水泵油润滑导轴承梳齿迷宫密封泄漏量计算公式。通过实例计算了梳齿迷宫密封的泄漏量及各密封段的压降,分析了各段对密封效果的影响。比较了梳齿迷宫密封与端面密封的密封效果,分析了油润滑导轴承浸水的可能原因,指出了梳齿迷宫密封的适用性。结果表明:在水泵导轴承梳齿迷宫密封中O形密封圈的磨损量对泄漏量影响很大,O形密封圈必须选用耐磨性能好的材料,并控制泵轴摆度以减小O形密封圈的磨损量;在正常运行情况下梳齿迷宫密封的泄漏量远大于端面密封,因此要保证足够的排漏水能力,以免因排漏水不畅造成导轴承浸水。     

多相介质泵用高压密封设计及性能分析

针对多相介质泵用机械密封运行特点,为避免介质含气量大范围波动而影响密封端面润滑膜的稳定性,开展高压双端面机械密封结构和端面槽型设计,通过变形校核证明结构设计合理。建立密封端面深槽流体润滑模型,采用数值计算方法进行求解,分析不同开槽面积比的圆弧型槽的端面泄漏量、开启力等主要密封性能随工况参数的变化规律。结果表明：高压状态下,密封端面开深槽能有效改善端面润滑状态;端面泄漏量和开启力随着开槽面积比的增大而变大,同时压力越大,端面泄漏量和开启力也越大,但转速对端面泄漏量和开启力的影响不大。对设计的密封进行台架性能试验验证,获得的密封端面泄漏量变化规律与数值计算结果趋势保持一致。     

空间光学调制器中轴承的润滑及密封研究

对空间紫外光谱仪中转动部件,即光学调制器系统支撑轴承的润滑及密封进行设计和研究。在真空环境下(10-3Pa),采用固体润滑和油润滑2种润滑方式进行轴承寿命试验。结果表明,当轴承采用MoS2固体膜润滑时,轴承转动到108转量级后,轴承动态摩擦力矩增大,转速急剧下降;采用扫描电子显微镜和能量色散谱(EDS)分析轴承工作表面,验证轴承工作表面有转移膜的形成。当轴承采用油润滑时,对轴承的润滑状态、机械密封结构及润滑油的泄漏量进行设计和计算表明,用非接触的组合式机械密封机构,能够降低油耗,减少润滑油对光学系统的污染,提高仪器的性能和指标,从而可以实现空间转动部件长时间工作的要求。     

无油润滑涡旋压缩机自润滑的研究

无油润滑涡旋压缩机工作过程中相对运动的工作表面因摩擦而产生了功率损失,同时局部造成大量气体介质的泄漏,严重影响了工作性能。通过分析无油润滑涡旋压缩机的工作过程,针对各摩擦部位的特点,提出涡旋齿端面、支架体端面的磨合面加由自润滑材料制成的密封条,防自转机构的摩擦副的运动由直线式改为旋转式,同时曲轴的轴承采用自润滑形式等实现无油自润滑的技术关键。结果表明:密封条可以实现对运动表面的密封、润滑功能,防自传机构旋转式摩擦副降低了实现自润滑的技术难度,自润滑轴承工作性能优良,经济可靠,这些技术可以实现无油润滑涡旋压缩机的自润滑。     

差速浮动式传输密封性能分析

介绍一种新型的非接触式轴端机械密封——差速浮动式传输密封的工作原理及密封机制,根据流体力学的基本原理和静压气体润滑理论,建立传输密封泄漏量、压力分布、摩擦转矩、端面温升、承载能力和液膜刚度的计算公式。利用MATLAB软件对传输密封的性能进行数值模拟,分析密封结构参数和动力参数对密封性能的影响。分析结果表明,端面泄漏量的重要影响因素是端面间隙、液压油的压力波动和液压油的黏度,动环转速对泄漏流量的影响很小;密封间隙中主要以混合摩擦为主,且摩擦转矩与端面压力成正比,与密封间隙近似成反比例关系;密封间隙中的液膜刚度在初始液阻比为1时取最大值,且液膜刚度与端面压力成正比,与密封间隙成反比例关系。     

航空发动机轴承腔气液两相润滑机械密封性能分析

针对航空发动机轴承腔气液两相环境非接触式机械密封启动过程的磨损问题,提出高压侧具有引流槽、可实现零泄漏的润滑密封端面结构。基于雷诺方程建立润滑膜流场分析模型,求解计算具有动压-润滑组合槽的机械密封性能,并与普通螺旋槽机械密封进行了性能对比,讨论高压侧引入润滑槽对液膜厚度、液膜刚度、泄漏率以及摩擦性能的影响规律,通过高速性能试验及摩擦磨损试验验证计算的准确性和端面的减磨效果。端面结构在低速阶段的接触摩擦试验显示,具有组合槽的密封端面在相同的启停工况下端面摩擦因数可以有效降低50%～75%,高速性能试验结果显示,具有组合槽和仅有动压槽的机械密封在工况范围内均能保持理想的负泄漏率,说明气液两相润滑机械密封能够在工作环境中处于理想的泵送状态,实现了对润滑油的绝对密封效果。外侧深槽与动压浅槽组合的机械密封端面结构可以显著改善端面摩擦磨损状况,可为高速和超高速轴承腔气液两相机械密封端面减磨优化设计提供参考。     

端面流体动压密封中一种新的湍流计算模型

基于H irs湍流润滑理论,针对端面动压密封(或推力轴承润滑)推导了极坐标系下的湍流计算模型。推导出的湍流Reynolds方程中有3处包含湍流修正系数。与传统的通过单纯湍流Reynolds方程进行润滑计算不同,本模型还可以方便地计算流场各点切向和径向平均速度,得到流场速度分布,从而可以更精确地直接计算流量。对于一种新型双螺旋槽端面流体动密封装置,本文湍流模型计算得到的泄漏量与试验值吻合,适用于压力流动和速度流动共存的湍流润滑计算。     

螺旋槽机械密封在气液两相下的工作特性研究

为了分析螺旋槽机械密封在气液两相润滑工况下的性能，采用液氮模拟涡轮泵的低黏介质润滑环境，获得了不同试验条件下液氮在两相中的比例k。引入气液时变混合因子λ，建立了λ与两相介质混合密度ρ和混合黏度μ的关系。给出了螺旋槽机械密封的气液两相量润滑计算模型，计算得到了两相润滑时机械密封的开启力F和泄漏量Q，并和试验结果进行了对比，在150～190 s时添加时变混合因子计算方法计算出的开启力和泄漏量较实测数据平均误差分别为6.71%和4.32%。结果表明：考虑两相影响的开启力和泄漏量计算值均小于不考虑两相影响的计算值，且端面液膜气化降低开启力的同时也减小了泄漏量。气液两相量润滑计算模型增加了螺旋槽机械密封性能计算的准确性，研究结果可为两相工况下的机械密封设计及性能优化提供参考。     

快变升速过程的端面密封性能试验研究

为考察端面密封在低黏度介质润滑条件下的特性,采用液氮介质模拟高速涡轮泵低黏介质润滑环境,通过对液氮介质润滑的端面密封进行2 s升速至2.9万转的快变升速过程以及120 s的稳定运行过程的试验研究,获得快变过程的端面温度、泄漏量、摩擦力、摩擦因数等各项密封性能数据。结果表明:随着转速增加,端面温升上升,液氮介质汽化出现两相现象,密封副处在干摩擦状态;当转速上升至24 000 r/min时密封泄漏量明显增加,但未超标;密封系统运转开始时,端面间干摩擦条件下的摩擦力较大,最大摩擦因数值为0.27,随着转速的逐渐增加,摩擦因数逐渐减小,最小摩擦因数为0.14。     

单向双列螺旋槽干气密封流场数值模拟

对一种具有我国自主知识产权的单向双列螺旋槽干气密封端面流场进行了数值分析。采用商用CFD分析软件Fluent,应用RNGk-ε湍流模型、SIMPLE算法,计算了密封端面的压力分布、开启力、泄漏量,并计算了特定工况下密封的工作膜厚、工作泄漏量。结果表明该密封具有良好的动压效应和较小的泄漏量,对该类干气密封的进一步优化设计有一定的指导意义。     

基于渗流原理的液体润滑机械密封的泄漏率研究

针对现有机械密封端面泄漏通道模型存在的不足,考虑到流体在端面间的流动过程和渗流过程具有相似特征,建立了基于渗流原理的接触式机械密封端面间渗流通道模型,利用达西公式计算了端面间的泄漏率。研究了表面粗糙度、膜厚对孔隙率的影响,表面粗糙度对最大微凸体直径的影响,以及膜厚、表面粗糙度、端面宽度和对泄漏率影响。结果表明,孔隙率随表面粗糙度的增大而减小,随膜厚的增大而增大;最大微凸体直径随表面粗糙度的增大呈线性增大趋势;泄漏率随表面粗糙度的增大先增大后减小,随膜厚的增大而增大,随密封端面宽度的增大而减小。提出的研究方法为更准确计算接触式机械密封的泄漏率提供了新思路,对进一步探究密封的泄漏机理具有一定的科学意义。     

Experimental Investigations and Field Applications of Oil-Film-Lubricated Mechanical Face Seals with Spiral Grooves

The oil-film-lubricated mechanical face seal described here is a hydrodynamically lubricated, noncontacting, mechanical face seal with zero leakage. On the basis of systematic theoretical analyses, research on design methods, and experimental investigations, many field applications have been made. The experimental investigations include test rig development; long-time high-speed running tests; frequent start-up and shut-down tests; measurements of the seal leakage, face temperature, and characteristics of the self-circulating screw pump; observation, measurement, and solution of interface wear, and so on. Until now, this new seal design has been successfully applied in more than 40 high-speed turbocompressors in the oil refinery and petrochemical industries, achieving zero leakage and long operation. These seals are all designed with different face spiral-groove patterns, structure arrangements, and supporting systems.     

数控龙门镗铣床主轴减速箱密封结构的改进

针对数控龙门镗铣床主轴减速箱出现的漏油、渗油问题,分析漏油原因,并提出改进方案:对减速箱体结构重新设计,新增一个贮油池,防止轴承端盖处的泄漏;在输出轴处,通过采用三级密封,解决输出轴处密封难的问题。     

大型水泵导轴承应用研究

通过调查,指出了大型水泵导轴承常见的故障形式,分析了故障发生的原因,提出了导轴承的选用原则和提高其可靠性和耐久性的途径和方法。提高金属油润滑轴承的密封性能和排漏水能力,非金属清水润滑轴承采用护管式结构,提高泵机组和进水流道设计、制造、施工和安装水平,减小导轴承荷载,可以提高大型水泵导轴承的可靠性和耐久性。     

Theoretical Analyses and Design Guidelines of Oil-Film-Lubricated Mechanical Face Seals with Spiral Grooves

The oil-film-lubricated mechanical face seal is a kind of pure hydrodynamic lubricated noncontacting mechanical face seal with zero leakage. On the basis of systematic theoretical analyses, the design calculation formulas under zero-leakage condition for mechanical face seals with different spiral groove patterns, including double-row spiral grooves such as splay pattern and single-row spiral grooves, are derived. The effects of groove geometry including number of grooves, balance ratio, spring force, rotating speed, and differential pressure on the seal performance are discussed in detail. Finally, the design guidelines of this kind of seal with zero leakage and no wear are put forward. The seals designed according to the guidelines can withstand the pressure disturbance and speed change by means of a slight change of oil-film thickness. Seals developed according to the design guidelines have been tested on a test rig in detail and applied successfully in high-speed turbocompressors of the oil refinery and petrochemical industries.     

莱钢板坯连铸机结晶器国产振动伺服缸长寿命研究与应用

本文针对国产振动伺服缸使用中存在的问题,伺服缸活塞杆漏油、位移传感器密封漏油,伺服缸连接法兰内部工艺孔漏油及端盖处静密封漏油,拿出改进措施使国产振动伺服缸寿命达到了稳定使用要求,为企业降本增效做出了一定贡献。     

输煤系统带式输送机减速器油封泄漏的分析与处理

针对北仑发电厂二期输煤系统带式输送机减速器高速端油封频繁泄漏的问题，从骨架油封的密封机理和导致油封密封失效的主要因素着手分析，结合现场生产实际，找出渗漏的原因，并采取相应的有效改进措施。     

螺旋槽机械密封泄漏率的控制方法

流体润滑的螺旋槽机械密封环端面在液膜摩擦热的作用下发生变形并构成径向楔形间隙。考虑液膜粘度随温度的变化,建立了液膜流动、密封环传热和热变形的耦合分析方法,依据该方法确定了与给定闭合力对应的端面间隙形式及泄漏率。研究表明,可通过调节闭合力可实现对泄漏率的控制;闭合力越大,液膜厚度越小,摩擦扭矩越大,泄漏率越小。     

Spiral Groove Face Seal Behavior and Performance in Liquid Lubricated Applications

ABSTRACT

A series of experiments was conducted to study the behavior and performance of a spiral groove mechanical face seal in liquid lubricated applications. The seal's ability to contain water from ambient to near saturation conditions was tested. A comparison of experimental results with a numerical solution of the Reynolds equation under isothermal conditions was done. Two-phase and non-laminar flows were observed because of high speed, high temperature and high film thickness. Different lubrication regimes, such as mixed and hydrodynamic, were also reached. The results show that the spiral groove face seal can work for a large operating range with a lower friction factor but a higher leakage than the smooth face seal configuration.