径向直线槽气体机械密封端面间压力分布的数值计算

端面开槽机械密封是为适应高参数工况和追求长寿命而开发的一种新型密封,而径向直线槽机械密封具有能可正反向旋转的特性,受到密封研究者的重视．本文用有限差分数值方法研究了该类机械密封用于气相时端面间的压力分布,发现端面的压力分布沿径向和周向均有变化,属于两维压力分布问题．并指出径向直线槽能产生足够的流体动压力而实现端面的非接触．     

径向直线槽液体机械密封性能的计算分析

本文计算分析了影响径向直线槽液体机械密封性能的因素,着重探讨了结构设计参数对密封的泄漏率、开启力和槽坝交界处液体压力的影响,发现非槽区膜厚和槽深对它们的影响最为显著;还分析了槽深对液体膜刚度的影响,发现刚度随槽深的增加而迅速降低,说明槽较深时,其动压效果已不明显,此时槽主要产生流体静压的作用。     

不同槽型对径向直线槽液体机械密封性能的影响

本文计算分析了不同槽型对径向直线槽液体机械密封性进的影响,重点探讨了在不同边界压力、不同转速条件下,槽型对该类机械密封的开启力和刚度的影响。发现圆底平顶槽具有最大的开启力和液膜刚度。     

焊接金属波纹管机械密封端面径向振动特性研究

焊接金属波纹管机械密封是轴类密封的重要类型之一,而密封端面振动特性是泄漏量和端面磨损的关键影响因素。由于目前针对焊接金属波纹管机械密封端面振动位移相关理论研究较少且没有具体分析各工作参数对端面振动的影响。首先,作者建立了端面密封环的几何模型和极坐标下端面所受表面压力以及分布力矩的数学模型;采用圆环理论和数值分析方法,推导出受谐波形式载荷条件下端面振动位移的求解公式。然后,利用MATLAB求解出密封端面在不同工况条件下轴向振动和径向振动位移特解。发现在相同的工况条件下径向振动位移均大于轴向振动位移。最后,设计了径向振动试验,利用电涡流传感器测量密封端面径向振动位移,分别探究了介质压力、工作转速、载荷系数和压缩量对径向振动位移的影响。结果表明：工作转速和压缩量对径向振动位移影响较大,介质压力和载荷系数对径向振动位移影响趋势相同。径向振动位移随着转速的增大而急剧增大;随着压缩量的增加先缓慢增大后迅速增大;随着介质压力的升高、载荷系数的增大,径向振动位移先减小后增大。对比理论计算和试验结果,验证了密封端面振动位移数学模型的正确性。优选出合理的工作参数范围为：介质压力为0.4～1.4 MPa,工作转速为1 500～2 500 r/min,载荷系数K为0.60～0.75,压缩量为4～6 mm。     

液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析

采用有了差分数值计算方法,求解螺旋槽液体润滑的雷诺方程,获得了液体润滑螺旋槽机械密封端面的液膜二维压力分布,并计算了分析操作参数和结构参数对密封端面开启力和液膜刚度的影响。     

机械密封端面间流体膜的刚度及阻尼系数

作者借助刚度和阻尼的定义，将其引入到由于流体动力效应产生的机械密封密封端面间的流体膜中，通过适当的数学运算并结合要诺方程导出了示流体膜刚度和阻尼的微分方程。     

机械密封端面摩擦扭矩测量方法的研究

对于机械密封来说,它是一种十分有效的防漏措施,如果其端面出现因摩擦受损,将直接影响到轴功率,因此,怎样做好机械密封断面摩擦扭矩测量就显得异常重要,近年来,人们逐渐加大了端面比压与材料的控制,希望通过这种方式减少摩擦损耗,只有这样才能延长其运行时间.基于此,本文将从机械密封摩擦扭矩基本情况入手,重点研究与之相关的测量方法.     

干气密封的流动数值模拟

在探讨干气密封工作原理的基础上提出了利用流动数值模拟进行干气密封端面设计的一种新方法，即选用三维的纳维一斯托克斯方程作为控制方程，用改进的压力偶联方程组半隐式方法(SIMPLER算法)对方程组进行离散，对干气密封摩擦副之间的气体流动进行了数值模拟。利用该方法不仅求得了计算域内的压力分布，而且还求得了速度分布。计算结果表明，干气密封的开槽区域的密封堰对气体产生泵送作用，增大了密封槽内气体的压力，大大增强了干气密封的开启效应，而密封坝对气体流动起到节制作用。对计算结果进行分析，求得了干气密封的工作点和泄漏量，计算泄漏量与实测值很吻合，相对误差不超过10％，与常用的二维计算方法相比，可得到更为精确的结果，为进行干气密封端面二维、三维沟槽结构的优化设计提供了正确、可靠的理论依据。     

关于机械密封端面摩擦工况研究

械密封工作寿命和密封性能的好坏直接受到机械密封端面摩擦特性的影响,该特性参数的测试是机械密封中的一种关键技术.本文介绍了常用性的性能参数,并探讨了该测试技术,此外还详细的介绍了机械密封端面的摩擦机制,并分析了有关机械密封端面几种摩擦状态,仔细的介绍了干摩擦状态,边界摩擦状态,流体摩擦状态和混合摩擦状态.     

端面变形锥角对干气密封性能影响的数值模拟

多数干气密封端面流场分析是在假设平行间隙的前提下进行的,而工作状态下由于力变形和热变形的共同作用,两密封环的端面呈近似线性收敛型的楔形间隙。本文对平行及不同锥角的收敛型气膜流场进行了模拟分析,讨论了端面变形锥角对干气密封性能的影响。使用ANSYS软件对气膜流场模型进行前处理,对于流场中气体密度和粘度的变化,采用用户自定义函数（UDF）将密封介质的密度和粘度定义为压力的函数,再利用Fluent软件对气膜流场进行数值模拟计算。发现本文采用的变密度变粘度方法对干气密封楔形气膜流场的模拟是可行的。收敛型气膜锥角β使气膜径向压力分布发生改变,压力分布为连续光滑的上凸曲线。与平行间隙对比,发现其螺旋槽槽根处的压力明显下降,但随着β的增大,压力下降速度越来越缓。在相同的工况下,随着β的增大,总体气膜厚度增加,而端面内径处膜厚先减小后增加,外径处膜厚和泄漏量随着锥角的增大一直增加,并且在某一锥角后泄漏量增加明显。在0≤β≤0.00050rad的范围内得出膜厚和泄漏率与β的关系式,并建议0≤β≤0.00030rad。随着β的增大,端面螺旋槽产生的气体动压效应作用减弱,而端面径向楔形效应作用增强并起到使端面开启的主导作用。     

机械密封端面比压影响因素分析

介绍了端面比压对机械密封的重要影响。通过对动环力的分析,推导出了机械密封端面比压的公式,具体讨论了影响端面比压的各种因素及其相互关系,并给出了端面比压的选用原则。结果表明,端面比压太大或者太小都不利于机械密封的正常有效运行。掌握不同参数对端面比压的作用机理以及选取原则,就可以减少端面比压设计选取的盲目性,从而确保机械密封在设计过程中的准确性。     

流体动压柔性径向密封技术的研究与应用

环形柔性径向密封具有占用空间小、适应振动冲击工况、制造装配容易等优点,但长期以来仅限用于低速、低压的动密封场合,而且密封寿命较短。流体动压柔性径向密封则是在保持常规柔性径向密封优点的基础上,利用流体动压效应研制出来的新型径向流体动密封结构,它的出现使得柔性径向密封件的工作寿命有了大幅度提高,并且提高了密封面间的相对运动速度和密封腔室内外的工作压差。分别从流体动压油封、流体动压挤压型密封两方面介绍了流体动压柔性径向密封技术及其相应的研究与应用情况,并在对密封机理及已有研究方法进行阐述的基础上,提出了更为可行的"软弹流"数值迭代研究方法。国外的工程实际应用表明,流体动压柔性密封技术是一种高性能的密封新技术,它使得挤压型橡胶密封圈的最大密封压力和最大工作线速度分别高达35.0MPa、3.5m/s,而且特别适用于要求结构空间紧凑、磨砺性较强的恶劣工况场合,值得在国内橡塑密封件行业大力推广。     

双向旋转梯形槽干气密封流场的数值模拟

介绍一种用作抑制密封的新型泵用双向旋转梯形槽干气密封,并定义了该密封的主要几何结构参数.基于气体润滑理论,建立了梯形槽干气密封端面流场的数值计算模型.利用Fluent软件对流场进行数值模拟,获得了端面气膜压力分布、气流速度场、开启力及泄漏率等数据,并分析了端面槽深、槽宽比、吸入角和槽长坝长比对端面开启力、泄漏率这2个主要密封性能参数的影响规律,发现该密封的开启力与泄漏率均随槽深、槽宽比和槽长坝长比的增大而增大,随吸入角的增大而减小.研究结果为双向旋转梯形槽干气密封的设计和进一步研究提供了参考.     

干气密封螺旋槽激光加工工艺的ACE法优化

干气密封螺旋槽槽深和槽底表面的加工精度将对密封性能产生重大的影响,但精准控制槽深和槽底表面的加工精度仍有挑战.以槽深hg=10μm、槽底表面粗糙度Ra≤0.8μm为设计控制目标,开展了干气密封螺旋槽激光加工工艺的优化研究.选取标刻次数、激光功率、填充间距、扫描速度4个对槽深hg和槽底表面粗糙度Ra有显著影响的因素作为设...     

高压干气密封流场数值模拟

干气密封在高温、高压以及各种腐蚀性介质的应用越来越广泛,高压高温给干气密封带来什么影响,人们的认识还不足,特别是理论计算中存在许多问题。我们知道高压工况下,干气密封端面气膜流场的压力和温度变化较大,而介质密度、粘度应是随压力和温度的变化而变化的,特别是气体的密度受压力的影响较大。但以往的传统干气密封数值模拟中,大多是密封介质的密度按照假设温度和压力值选定,并未曾考虑到密封介质物性参数变化对密封性能的影响,因此研究结果难免有些误差。本文提出了高压干气密封流场计算的新方法,考虑了流场和温度场变化对密度的影响。首先使用ANSYS Workbench软件对密封环进行热分析,得到了密封环的温度场分布,并推出端面气膜的温度分布;采用用户自定义函数（UDF）将密封介质N2的密度定义为压力和温度的区间函数,用加载了UDF的Fluent软件对端面气膜流场进行数值模拟计算,通过不断地迭代计算得到端面流场的压力分布和开启力。 分别采用变密度（自定义密度为压力和温度的函数）和定密度（直接将密度设定为定值）两种方法,通过Fluent软件对上述干气密封流场进行了模拟仿真,并进行了网格尺寸在模拟仿真时的无关性验证。对比模拟结果,可以看到变密度方法所得到的计算结果更接近工况实际情况,该算法解决了模拟计算中介质物性参数设置存在的问题,值得借鉴。 研究发现：使用Fluent的UDF功能来描述干气密封端面间隙气体密度的变化是可行的,为更精确地模拟端面间隙流场提供了一种新方法。在高压工况下,压力变化对气体密度影响较大,变密度方法能够更加真实地反映其流场。此外还应考虑温度变化对气体密度的影响。