丁二烯螺杆压缩机轴封失效分析及新型轴封的开发应用

针对齐鲁股份有限公司橡胶厂原用轴封存在密封介质泄漏严重、使用寿命短、严重影响工艺生产等缺憾,在逐步分析并消除可能产生泄漏的诸多原因的基础上,研制开发适用作该压缩机轴封的新型非接触式机械密封。具有泄漏量明显下降、密封端面摩擦磨损甚微、工作状态稳定可靠、运行费用明显减少等系列优势。     

端面粗糙度及静环静态角偏差对低速干气密封稳态特性的影响

建立了考虑低速干气密封端面各向同性粗糙度和静环静态角偏差的理论模型。采用有限单元法数值求解修正的雷诺方程,分析了不同压缩数下粗糙度和静环静态角偏差对密封稳态特性参数的影响规律。结果表明,粗糙度和静环静态角偏差对密封的稳态特性产生显著影响。较大的粗糙度可以使密封开启力、气膜刚度增大,但同时会造成泄漏率显著增大,因此对低速干气密封是有害的。过大的静环静态角偏差会使密封产生剧烈偏摆,造成端面瞬间接触,加剧端面磨损,最终导致密封泄漏失效。     

考虑锥度及波度的螺旋槽液膜密封动态特性分析

密封端面因热力变形或机械加工产生的形貌变化显著影响密封性能。建立考虑径向锥度和周向波度的螺旋槽液膜密封数学模型,利用偏导数法求解动态雷诺方程,并采用有限元法计算液膜密封开启力、刚度、动态刚度及阻尼系数,进而分析了径向锥度及周向波度对液膜密封稳、动态特性的影响。结果表明：液膜密封开启力随着锥度的增加逐渐减小,随着波幅的增加逐渐变大,同一波幅下,波数增多,开启力减小;液膜刚度随着锥度的增加逐渐减小,且波数不同时随波幅的变化趋势不同;液膜动态刚度系数绝对值随锥度的增加逐渐减小,轴向刚度系数和角向刚度系数受波度的影响比较明显;液膜动态阻尼系数随锥度的增加逐渐减小,随波幅的增加逐渐变大。     

零泄漏上游泵送机械密封特性分析及设计

利用无限窄槽理论对零泄漏上游泵送机械密封进行了分析 ,给出了其设计方法、步骤及相关的设计内容 ,用于指导零泄漏上游泵送机械密封的工业设计和应用     

新型上游泵送机械密封的性能研究

针对内径开槽的螺旋槽型上游泵送机械密封易于吸入固体颗粒而产生磨粒磨损的缺陷 ,研制开发出具有内外双密封坝的新型上游泵送机械密封端面结构。实验研究结果表明 ,新研制的双密封坝型上游泵送机械密封在密封性能、摩擦性能等方面明显优于普通的接触式机械密封 ,且与内径开槽上游泵送机械密封相比 ,其防固体颗粒能力大大提高。     

周向斜面台阶螺旋槽液膜密封流体动压性能

为降低密封面间液体流动发散区液膜压力损失及提高密封性能,在矩形截面螺旋槽中引入周向斜面台阶结构并建立物理模型。基于JFO空化边界,探讨了不同槽深时,斜面转角比对液膜压力、降低空穴发生及流体动压性能的影响。结果表明：当斜面转角比小于1/30时,下游泵送或上游泵送液膜密封的周向膜压或螺旋线方向膜压均得到迅速提升而空化面积比迅速降低,尤其是上游泵送密封;随斜面转角比增大,空化面积比先增大后减小,空穴区中液膜开始破裂位置前缘压力呈增加趋势,而液膜重生成位置后缘压力反之。槽深的增加有助于提升液膜压力和降低空化面积比,当槽深为8～12 μm,在斜面转角比为0.1～0.3时,两类型液膜密封承载能力均可达到最大值,前者最大增幅约13.5%,后者约28%;摩擦扭矩最大增幅约4.6%,增幅较小;泄漏量随斜面转角比的变化规律与承载能力相似。     

波度和锥度对液体润滑机械密封空化特性影响

为进一步探究机械密封液膜中空穴初生、演变等影响因素,基于质量守恒空化模型,建立考虑微观波度和锥度的液体润滑机械密封数学模型,采用有限控制体积法对控制方程进行离散,综合分析不同波幅、波数及锥度对空化特性的影响。结果表明:波度产生流体动压润滑效应,锥度产生流体静压润滑效应,两者共同影响空穴的初生和演变,而又影响空穴沿周向和径向的变化;空穴初生时,液膜破裂位置位于膜厚沿周向发散的低压区,且在空穴演变时其沿某一半径方向保持不变;量纲1波幅不超过0.5且波数不低于8或量纲1负锥度大于0.5的工况均可加快空化率,促进空化发生;而相同波幅且波数小于8或锥度趋向于正锥度的工况均可减缓空化率,有效抑制空化发生。     

机械密封温度场计算

采用有限元法计算了机械密封的温度场分布。分析了密封环端面温度随密封压力、主轴转速、材料性质等因素的变化 ,并对摩擦热、搅拌热、冲洗等因素进行了分析计算 ,认为冲洗是降低密封端面温度的一种有效措施     

双列螺旋槽液膜密封相变现象及性能

为了探究相变现象对密封性能的影响规律,通过联立N-S方程与质量输运方程,建立了液膜密封相变模型,使用有限体积法对控制方程进行离散,对双列螺旋槽液膜密封相变现象进行了仿真模拟,获得了液膜流线及相态分布并分析了结构参数对相变区域与密封性能的影响。结果表明:液膜发生相变后物性参数发生变化,密封间隙内流场与端面压力分布发生明显改变。内侧螺旋槽可以提供稳定的开启力并保证密封端面处于较好的润滑状态,但同时导致密封泄漏增加。通过减小外侧螺旋槽槽面宽比、槽台宽比、螺旋角、槽深或增大外侧螺旋槽槽数均可降低密封泄漏量,提升密封性能。     

环境激励下宽频带模态参数识别研究

由于功率谱的模态阶次是频响函数模态阶次的2倍,直接使用响应信号的功率谱进行模态参数识别容易导致识别过程中需要过高的系统阶次、运算量加大、数值算法不稳定等问题。因此使用功率谱的模态识别方法多为窄频带算法,难以适用于宽频带识别。针对该问题,在使用相关图法估计功率谱的过程中,仅对正时延相关函数进行傅里叶变换(FFT)可以实现功率谱降阶,并且降阶后的模态参数不发生变化。根据频响函数与降阶功率谱具有相似数学表达式的特点,将试验模态分析中的多参考点最小二乘复频域(p-LSCF)宽频带算法与降阶功率谱相结合,实现了环境激励条件下的模态参数识别。通过一个二层单跨框架结构仿真算例与一个建筑结构的实测算例进行了验证,结果表明：该方法能够较准确识别模态参数,具有耦合模态的识别能力;在模态选择中,除了借助于模态指示函数,高阶模态应利用稳定图加以判断。