新型动静压混合润滑机械密封流场数值研究

以流体膜为研究对象,建立了新型动静压混合润滑密封端面的三维模型,并利用流体力学软件FLUENT对端面流场进行数值模拟,得出端面液膜的压力分布及速度分布.通过与静压和动压式密封对比,分析了操作参数(如封液压力、转速)对密封性能的影响规律.结果表明,该密封兼有动压与静压两种密封形式的特点,泄漏量小,液膜刚度大,适合于低速非接触密封.     

一种新型结构的动静压混合径向滑动轴承

本文提出了一种具有良好动静压综合性能的新型结构的动静压混合径向滑动轴承。该轴承不仅在理论上具有合理性，而且具有一定的工程应用价值。理论计算和分析表明，该轴承的静压支承能力较之普通的浅腔式轴承得以大幅度提高，使转轴在启动和停车阶段能够获得可靠的油膜支承作用。此外，由于用浅腔节流和环面节流替代了传统的外节流器设计，有效地解决了静压轴承使用中经常出现的节流器堵塞问题。试验研究证明了理论分析的正确性。     

动静压混合轴承在机床改造中的应用

从动力润滑、静压润滑的形成条件可以看出：动力润滑的动压轴承结构简单,但它受速度的限制,启动和停车时不能产生油膜润滑,精度寿命有限,楔型间隙很小,一般为００１ｍｍ,这就给轴承的制造增加了较大的困难。而静压轴承的优点是：它的油膜压力与速度无关,受节流器...     

动静压机械密封的结构设计及端面槽型优化研究

针对液体火箭发动机机械密封的二次利用问题,为避免碰磨进行了动静压机械密封的结构设计及端面槽型优化研究.采用动压和静压联合工作的原理,设计了动静压机械密封结构,并对静环节流孔及动环动压槽进行了重点设计;基于流体力学方程求解了静环的开启力及泄漏量,通过课题组已有机械密封计算软件计算了动环的开启力及泄漏量等指标;针对外螺旋槽...     

静压气体润滑机械密封技术研究进展

静压气体润滑机械密封是主要利用气体静压作用实现端面非接触的一种新型密封技术,其主要结构是在密封环上加工有提供气体的通道,由外部气源或由内部气源提供流体静压力,当端面间气体静压力形成的开启力与弹性元件和介质形成的闭合力相等时可以实现端面的非接触。这种机械密封技术的性能与转速的关系不大,同时还具有双向旋转能力,所以非常适用于低速、间断运行或需要双向转换运行的机械。本文综合评述了该机械密封的技术特点、研究进展和应用范围。     

静压式机械密封结构参数研究及优化设计

针对一种收敛间隙静压式机械密封,建立流场的数值计算模型。采用有限元方法,在密封闭合力一定的条件下,对端面结构参数对密封性能的影响进行研究。利用MATLAB优化工具箱软件,以最大静态刚度为优化目标,对结构参数进行优化设计。结果表明,密封端面锥角和转折半径均对密封性能有显著影响。通过优化设计,可以得到在一定泄漏量范围内实现最大静态刚度的设计参数。     

基于混合润滑模型的往复密封动特性研究

为研究往复运动密封性能,采用MatLab数值方法建立一种混合润滑模型,该模型包含弹性力学、流体力学和接触力学分析。基于混合润滑模型,研究粗糙度和往复速度对动态往复密封摩擦力、泄漏量和油膜厚度等密封性能的影响规律,揭示液压往复密封机制。结果表明:往复运动密封圈处于混合润滑状态,接触区不仅有流体压力,还包含粗糙度接触压力;存在临界粗糙度σ_c和临界速度u_c,当粗糙度σ<σ_c时,随粗糙度的增大内行程的泄漏表现为越来越小的内泄漏,当σ≥σ_c时,随粗糙度的增大内行程的泄漏表现为越来越大的外泄漏;当速度uc时,净泄漏量随速度的增大表现为越来越小的外泄漏,当u≥u_c时,净泄漏量随速度的增大表现为越来越大的内泄漏;随着粗糙度的增加,膜厚与内行程的摩擦力增大,而外行程的摩擦力无明显变化;随着速度的增加,油膜厚度增加,内行程摩擦力减小,而外行程摩擦力变化很小。     

螺旋槽型机械密封端面槽型几何参数优化研究

应用fluent软件对螺旋槽型机械密封润滑液膜特性进行了数值模拟,得到了润滑液膜流场的压力分布、泄漏量、液膜开启力;通过比较不同螺旋槽几何参数的密封特性,得到了较优的螺旋槽型几何参数值：槽数12、螺旋角0.3 rad、槽长比0.7、槽宽比0.7、槽深10μm。     

机械密封的发展历程与研究动向

介绍了机械密封的产生及其发展背景，阐述了机械密封每一阶段发展的主要动力。综述50年来构建机械密封机理的表面张力假说和粘滞力假说。基于表面张力假说，机械密封存在空化、汽化密封理论；基于粘滞力假说，存在边界润滑、混合润滑密封理论。在不断探索机械密封机理的同时，成功地利用密封机理设计制造了机械密封产品。目前先进的机械密封应用技术主要有表面改形技术、组合密封技术和可控机械密封技术。阐明了现有密封理论都存在着无法解决的问题，指出了机械密封的研究动向。提高机械密封端面参数测试的可靠性是研究和揭示机械密封有关规律的关键；可控机械密封实践仍存在不少难点，包括最佳工况点的求取、控制参数的选择与测量、反馈执行机构的研制等；纳米材料的特殊性能有助于改善机械密封端面间润滑状态，开发纳米材料机械密封和应用纳米冲洗液将是机械密封研究的近期目标。     

静压气体润滑机械密封性能分析

采用解析法分析外加压静压气体润滑机械密封(或称为静压干气密封)的节流孔直径、介质压力、气源压力等对其密封性能的影响。结果表明:节流孔直径、介质压力、气源压力的增加将导致开启力增加;较小的节流孔直径在较小工作气膜厚度下可获得较高气膜刚度;在气源压力恒定的情况下,较大的节流孔直径会导致较大的泄漏率,但随介质压力的增加,气膜刚度及向介质侧的泄漏率都会减小;提高气源压力,气膜刚度增大,在气膜厚度4～6μm之间增幅最为显著且能获得最大刚度;随着气源压力的增大,向端面两侧的泄漏率都有所增大;选用较小节流孔直径、提高气源压力或降低介质压力能保证密封的高刚度,提高其运行稳定性。     

自加压式动静压混合式气体润滑密封的性能分析

介绍自加压动静压混合润滑气体密封的工作原理,分析其密封特性。采用流体计算软件FLUENT建立不同自加压动静压混合气体润滑密封端面间气膜的数值计算流场,求得气膜的压力和速度分布,得到密封的性能参数,如开启力、刚度、泄漏量。分析该密封在稳定运转状态和启停工作状态的运行特点,与流体动压型气体密封的工作特性进行对比。结果表明:自加压动静压混合密封在运转时具有更大的开启力和泄漏量以及较高的刚度,表现出更好的启停性能;静压引入孔的位置以及均压槽结构对密封开启力及泄漏量有较大影响,静压引入孔在坝区使气膜刚度增大,在动压槽区则使气膜刚度减小。     

动静压混合气体润滑轴承动态稳定性实验研究

对动静压混合气体润滑轴承进行了动态稳定性试验。通过实验呈现了气体润滑轴承-转子系统中的气膜涡动和混沌振动现象,分析了动态失稳过程中,分叉、混沌等非线性特征与动态稳定性的关联性。结果表明,系统是由周期1的同频涡动开始,气膜涡动导致倍周期分叉,而进入周期2运动形式;随着振动加剧,系统通过时间很短的周期3运动进入混沌;利用混沌振动的"有界"性质,可以有效控制振幅,提高稳定性。     

基于FLUENT技术迷宫密封的结构优化

以压缩机迷宫密封为研究对象,利用FLUENT模拟气体在迷宫密封中的内部流动,分析了气体在迷宫密封中的速度与压力分布,并研究了间隙宽度和空腔深度对迷宫密封泄漏量的影响,提出了4种不同尺寸的迷宫密封结构,分别得到在不同模型下泄漏量与压差之间的变化规律,其中模型D有效减少了迷宫密封的泄漏量,提高了密封性能。     

润滑对机械密封性能的影响

分析了相同配对材料在清水和干摩擦系数以及介质润滑性能对摩擦系数和磨损的影响,分析结果表明：润滑剂不仅对减少摩擦和磨损有着重要的作用,同时还与机械密封的配对材料有密切关系。     

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。     

Kalsi密封函关键结构参数设计

采用ABAQUS有限元软件建立Kalsi密封模型,分析Kalsi密封函关键结构参数如挤出间隙倒角、挤出间隙高度、预压缩率及粗糙度对密封性能的影响.结果表明:挤出间隙倒角越大,密封圈的内应力越小,在满足实际工况条件下,尽量选择较大的挤出间隙倒角;密封函应选用小的挤出间隙高度,当轴的工况条件比较差时,挤出间隙高度需适当增加;密封函径向高度决定了密封圈初装配时的压缩率,推荐压缩率在10%左右;密封函内表面在摩擦因数为临界值的5倍以上时, K a l s i密封会产生明显的应力集中,加剧密封圈损坏.     

水液压元件的润滑和密封问题

用水作为工作介质的液压传动技术是近年来国内外液压领域普通关注的研究方向之一,也是前沿课题之一。本文描述了水液压元件的润滑和密封特性,并介绍了国内外水液压泵的润滑密封方式。     

基于多工况要求的低迟滞指尖密封结构优化

针对目前指尖密封优化设计中存在的工况局限性问题,根据指尖密封的实际工作要求确定了相应的工况条件;以低迟滞率为优化目标,分别对不同工况条件下的指尖密封进行了结构参数优化分析;通过综合分析其优化计算结果发现,可将转子的跳动量进行分组,并找到适宜于该组范围内的指尖密封优化新结构。经实例验证表明,这种新结构参数的指尖密封与各单一工况下的指尖密封优化结果十分接近,从而满足了指尖密封多工况条件下的低迟滞结构优化要求。     

Taylor-Couette 流与旋转圆柱轴间流体膜润滑与密封

对国内外Taylor-Couette流的形成与发展,旋转圆柱轴间流体膜润滑与密封的数值计算及其相关实验的研究现状进行了分析。分析结果表明,应用雷诺润滑方程求解旋转圆柱轴间流体膜润滑与密封问题有其先天的不足,雷诺润滑方程的推导过程中所采用的假设不尽合理,在雷诺润滑方程的基础上进行惯性力修正和涡粘性修正,或者是人为地对3种流动进行解耦,只能作为一种近似计算。从Taylor-Couette流的基本理论出发,计算旋转圆柱轴间流体膜润滑与密封应是计算其层流问题的发展方向。对于湍流润滑与密封,直接模拟(DNS)和大涡模拟(LES)应是首选方案。