转子-轴承-干气密封系统轴向振动稳定性分析

基于非线性振动原理,建立转子-轴承-干气密封系统轴向振动动力学模型,定性分析螺旋角及螺旋槽槽深对系统稳定性的影响,并与仅考虑干气密封系统的分析结果进行比较。在特定工况下,计算并通过多次拟合得到非线性气膜轴向刚度和阻尼,将其代入到双自由振动方程,得到一个三阶的非线性双自由度受迫振动微分方程。运用Runge-Kutta对该方程进行求解,分析螺旋角对密封环振动位移的影响。结果表明:静环的振动位移随着螺旋角(76.5°～80.0°)的增加先减小后增加,当螺旋角为78.50°时,振动数值最小,其最大振幅为7μm,最大振速为25μm/s;在考虑转子和轴承影响的干气密封系统中,螺旋角对密封环振动的影响更加显著;改变螺旋角可以调节和减小密封环的振幅,而改变螺旋槽槽深对静环的振动幅值几乎没有影响。研究表明,通过适当增加螺旋角度(0.5°～0.6°),可以使密封环的振动位移最小,从而保证干气密封系统的稳定运行。     

超高速干气密封微织构气膜润滑特性研究

针对航天航空领域,设备超高速、高压运转,干气密封稳定性问题,依据槽型织构优化设计,提出一种槽底微织构螺旋槽干气密封结构,以解决密封在超高速旋转过程中气膜稳定性问题。基于气体润滑理论,建模、划分网格,再导入FLUENT软件对流场进行仿真模拟;改变工况参数和槽型结构参数后,在超高速、高压工况下,相比于普通螺旋槽,槽底微织构螺旋槽干气密封的动压效果有显著提升。结果表明,槽深hg=6μm,膜厚h0=2μm,微织构槽深δ=2μm、微织构槽宽取3.97 mm,微织构槽位于螺旋槽底中间位置时,槽底微织构螺旋槽相比于普通螺旋槽可产生明显的动压效应。     

干气密封动静环摩擦界面热弹法向接触刚度分形模型

基于分形理论,根据重新建立的微凸体接触模型,并考虑微凸体弹性变形以及热应力变形,建立了干气密封两摩擦界面热弹性法向接触刚度计算模型,并对其影响因素进行了数值分析。研究结果表明:热法向接触刚度、弹性法向接触刚度均随无量纲真实接触面积、分形维数增大而增大,而随特征尺寸增大而减小,其中分形维数、特征尺寸对弹性法向接触刚度影响较为显著;摩擦因数对热法向接触刚度和弹性法向接触刚度的影响相反,摩擦因数增大,热法向接触刚度变大,而弹性法向接触刚度变小;热法向接触刚度随着转速以线性方式增大。摩擦界面热弹法向接触刚度分形模型的建立与分析,将为研究考虑热效应的干气密封摩擦振动奠定一定基础。     

焊接板式换热器连接板热应力有限元分析

利用ANSYS8.0有限元程序对全焊接板式换热器连接板温度场进行二维数值模拟计算,并用热-结构耦合法计算连接板的热应力,获得了连接板的两向应力(X向和Y向应力)及Mises等效应力,为连接板的设计及变形分析提供理论依据。     

螺旋槽干气密封微间隙流场的CFD数值模拟

应用Solidworks软件建立螺旋槽干气密封三维立体模型,应用Fluent前处理Gambit软件对模型划分网格,应用Fluent软件对螺旋槽干气密封特定工况下的内部微间隙三维流场进行数值模拟,得到了流场的压力分布、速度分布以及泄漏量,所得流场数据与文献中实验结果吻合较好。改变操作参数再次模拟,得到了不同参数下流场的压力分布及泄漏量,并分析了操作参数对螺旋槽干气密封的影响。     

干气密封系统轴向非线性动力稳定性

建立了轴向振动下气膜-密封环系统流固耦合动力学模型,应用微扰法和龙格-库塔法求解振动方程,分析失稳点振动非线性动力学行为。结果表明,在静态优化出的螺旋角范围(70～80°)内,存在着失稳点域,并在特定的螺旋槽结构参数范围内产生了混沌运动,通过选择合理的螺旋槽结构参数可以控制混沌。改变工况,虽其振幅发生了变化,但失稳点的螺旋角数值不变。得到控制系统稳定运行的结构参数区域,计算结果为干气密封的动态优化设计提供指导。     

干气密封两种典型螺旋角与DLC薄膜的摩擦性能

低转速和高压力的操作工况对干气密封端面磨损情况十分严重,因此提出静环制备类金刚石(DLC)薄膜,结合槽型结构,分析其动静环端面的摩擦特性。利用摩擦磨损实验机对不同螺旋角下的干气密封进行实验,测试端面温升、摩擦系数及表面磨损形貌的变化规律。实验结果表明,随着载荷和转速的增加,16°螺旋角的摩擦温升、摩擦系数、磨痕均小于18°。在同一工况下18°螺旋角平均摩擦系数比16°大0.02,平均摩擦温升高5℃。一方面由于螺旋角的不同引起界面法向力大小不同,使18°螺旋角的端面磨损程度大于16°。另一方面随着载荷和转速的增大,DLC薄膜石墨化程度加剧,提高润滑性;说明DLC薄膜和螺旋槽对端面摩擦磨损起到了关键作用。另外,端面内圈的磨损程度大于外圈,可以推断螺旋槽能减缓端面的磨损。实验结果为今后螺旋槽干气密封优化设计和工程实际应用奠定了一定基础。     

机械密封影响因素分析及展望

机械密封作为一种被广泛应用的密封方式,已成为流体密封技术重要的动密封形式。随着密封行业标准要求不断提高以及工业整体的发展,机械密封设计与制造技术是当前流体传动与控制领域发展的重点对象之一,且对于机械密封的发展也提出了更高的要求。对机械密封的影响因素、常见问题进行梳理总结。从解决机械密封问题角度,对机械密封未来发展方向进行简要介绍,以促进机械密封技术发展。总结与展望机械密封发展趋势,对于极端工况条件下的密封性能、常规工况下使用寿命、稳定性等提出了更高的要求;在机械密封可控层面上,机械密封智能化与密封组合会成为未来机械密封的研究重点。     

多种故障诊断技术在往复压缩机中的应用

本文在应用振动法检测压缩机的同时，还应用了示功图、油样光谱分析技术、温度监测等方法，分别对压缩机不同部位的故障使用了不同的测取方法，取得了很好的效果。     

基于湍流模型的S-CO2干气密封流场与稳态性能分析

为探究湍流效应对S-CO₂干气密封性能的影响规律,以螺旋槽干气密封为研究对象,引用考虑离心惯性力效应的湍流Reynolds方程,选择Ng-Pan湍流系数表达式,采用物性软件REFPROP对CO₂真实物性进行计算。之后,根据普适能量方程,通过引入包含湍流效应、离心惯性力效应的平均速度,建立了可压缩流体简化能量方程。通过对湍流Reynolds方程与简化能量方程进行耦合求解,分析讨论了不同工况参数与平均膜厚下湍流效应对密封性能的影响。研究表明：湍流效应使得气膜流场内压力与温度分布发生显著变化,流场计算时不可忽略;在不同进口压力、进口温度下,湍流下的开启力和泄漏率显示出与层流一致的变化趋势;在不同平均膜厚下,考虑湍流效应后的开启力呈现出与层流不同的变化规律,而泄漏率表现出与层流相同的变化趋势;在不同进口压力、进口温度、平均膜厚下,湍流下的开启力和泄漏率均比层流下的低,且在两种流态下的这种差异随着进口压力、进口温度、平均膜厚的增大而逐渐增大;在不同转速下,开启力和泄漏率在湍流下分别表现出与层流不同的变化趋势。这些结果为进一步研究湍流效应对S-CO₂干气密封的影响提供了支撑。