机械密封端面摩擦机制与摩擦状态

机械密封端面摩擦状态是决定机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素.从微观角度探讨了机械密封端面摩擦机制,分析了机械密封端面分别处于干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦状态时的工作特性,介绍了机械密封端面摩擦状态的判断方法,分析了端面摩擦状态对机械密封性能的影响.对于普通机械密封,端面的最佳摩擦状态应该是混合摩擦状态,如密封性能要求较高,则应该是边界摩擦状态.     

机械密封端面摩擦工况研究进展

机械密封端面的正常摩擦工况可分为流体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。阐述了三种摩擦工况的基本概念，分析了摩擦工况对承载能力和泄漏特性的影响，对机械密封端面摩擦工况的研究现状和进展作了分析和评述。     

机械密封端面摩擦机理及其声发射信号特性研究

分析了机械密封端面摩擦机理,根据端面的摩擦机理,选用声发射信号(Acoustic Emission, AE),作为表征密封端面摩擦状态的监测信号,建立了基于AE信号的密封端面摩擦状态的监测模型。根据机械密封的工程应用需求,将密封端面工作状态分为三种类型：边界摩擦状态、混合摩擦状态和流体润滑状态,利用采集的声发射信号和建立的监测模型,能够有效地识别密封端面的工作状态,识别率大于70%。     

机械端面密封计算技术

本文综述了机械密封密封环温度场,密封环变形和密封端面摩擦润滑计算技术的国内外研究现状,介绍了常用的计算方法,并比较了它们的优缺点,指出采用有限元法计算机械密封密封环温度场和变形效果较好,机械密封端面摩擦润滑问题计算的关键是建立合理机械密封摩擦特性模型。     

中压机械密封端面接触状态和应力研究

密封端面间的接触状态和应力分布影响着密封端面的磨损和变形,对机械密封的寿命和密封性能尤其重要。为研究密封端面间的接触状态和应力分布,建立机械密封动环、静环和静环座完整准确的双接触对有限元模型,分析工作压力、静环高径比(静环高度和外径的比值)、载荷系数和静环辅助O形圈内径比(O形圈的内径与机械密封平衡直径的比值)等参数对接触状态和应力分布的影响规律,得到密封端面间的接触状态和应力分布。结果表明:工作压力较低时端面接触应力分布均匀,端面全接触;但压力较高时接触应力分布可能不均匀,且工作压力越高分布均匀性越差,端面接触面积越小;静环高径比、载荷系数和静环辅助O形圈内径比等参数的增加会使接触应力分布更均匀,接触面积增加,端面最大接触应力减小,有利于密封的运转。     

激光加工多孔端面机械密封的摩擦特性试验研究

对激光加工的多孔端面机械密封进行了摩擦性能试验研究，并与一般机械密封进行比较，结果表明，其端面温升，摩擦扭矩和摩擦系数远低于后者的相应值。说明该密封结构产生的动压效应使密封面间处于良好的摩擦状态。     

机械密封端面混合摩擦热计算分形模型

为研究和掌握混合摩擦状态下机械密封端面摩擦热的变化规律,基于端面接触分形模型和平均膜厚分形模型,建立了机械密封端面混合摩擦热计算模型,并通过计算分析了端面混合摩擦热的影响因素。结果表明,随着转速的增大,总摩擦热和液膜黏性剪切摩擦热比增大,微凸体接触摩擦热比减小;随着密封介质压力或弹簧比压的增大,总摩擦热近似呈线性增大,黏性剪切摩擦热比减小,接触摩擦热比增大;随着端面分形维数的增大和特征尺度系数的减小,总摩擦热和黏性剪切摩擦热比增大,接触摩擦热比减小,且端面越光滑,总摩擦热、黏性剪切摩擦热比、接触摩擦热比的变化幅度越大;当密封端面处于混合摩擦状态时,接触摩擦热大于黏性剪切摩擦热。     

机械密封端面接触状态测控技术

介绍了目前常用来描述端面接触情况的状态参量，探讨了端面间隙、温度及声波常用的测量方方法，重点分析了主动式超声波检测方法，并对机械密封端面接触状态测控技术的研究状况进行了总结。     

多孔端面液体机械密封摩擦性能的数值分析

为了研究多孔端面机械密封的摩擦性能,应用ANSYS CFX软件对密封端面间的流场进行数值模拟,得到不同工况参数和微孔结构参数下密封端面液膜的剪切应力分布云图,并对计算结果进行分析。研究表明:剪切应力主要作用于非孔区;介质压力和微孔深度对剪切应力分布影响较小,而降低转速、减小介质黏度、增大微孔半径可以有效地减小剪切应力,降低端面的摩擦损失,延长密封的使用寿命。     

影响端面密封摩擦副工作的各种因素

动密封环和静密封环组成的摩擦副,是端面密封最重要的组成部分。当动环和静环安装绝对垂直,也不受各种因素的影响时,就能保证完全无泄漏密封,这就是理想的摩擦副。但事实上摩擦副受到了各种因素的影响,使其密封性能变差,寿命缩短。润滑是同摩擦——磨损作斗争的一种手段,能改善端面密封的性能,提高使用寿命。本文对各种有利因素和不利因素,分别进行讨论,供从事端面密封研究和设计工作者参考。 1 接触面间隙内液体压力的分布对摩擦副的影响 多数实验者进行端面密封的实验后得知,摩擦副内摩擦的最良好工况是半液体摩擦。发生半液体摩擦时,作用在密封接触面上的一部分力由粗糙不平的接触面承受,另一部分力由充满间隙内的液体介质所承受,如图1所示。这时,位于间隙内的液体,是处于密封接触面所承受的压力降P作用之下,沿半径r呈线性分布,其压力降分布是近似于三角形(见图1a)。     

深海机械密封端面摩擦及变形特性研究

以深海推进器等水下设备用机械密封为研究对象,建立机械密封环模型,考虑深海变工况下接触端面摩擦因数的差异性,采用分离法分别对机械密封动、静环端面进行热-力耦合变形分析,并对分别考虑密封环热变形、力变形、热-力耦合变形的分析结果进行比较。结果表明:接触端面摩擦因数大小与介质压力、转速、液膜厚度等因素有关,端面摩擦因数随介质压力增大而减小,随转速增大而增大,随液膜厚度增大而减小;单一力变形、热变形分析与热-力耦合变形分析结果差别较大,热-力耦合分析结果要比单一变形分析更接近实际、分析更准确;瞬态工况下,端面温度及端面接触应力峰值均出现由外向内的变化趋势,端面接触状态受端面温度分布影响明显。     

接触式机械密封基本性能研究进展

研究包括端面摩擦特性和密封特性(泄漏指标)的接触式机械密封基本性能,有利于延长机械密封的使用寿命,减少因泄漏带来的损失。通过对前人在机械密封端面摩擦特性及泄漏特性方面的研究成果包括摩擦特性参数、表面形貌的影响及其表征、端面材料配对、泄漏通道模型及界面流体流动特性的综述,分析了现有研究存在的不足,指出了机械密封基本性能研究的后续方向:全面考察机械密封的摩擦及泄漏特性,优化密封界面泄漏通道模型,建立密封界面流体流动模型。     

GY70型机械密封基本性能试验及其分析

对GY70型机械密封的基本性能进行了试验研究,得出了弹簧比膻、介质压力以及转速对机械密封泄漏量和摩擦功耗的影响规律。试验研究发现,运行中的机械密封仔在一个最佳的密封工况点,通过对弹簧比压的调节与控制,可以实现这一工况．     

干摩擦机械密封端面材料配对性能的台架试验研究

为了研究密封端面材料配对对干摩擦机械密封性能的影响,使用自主设计研发的干摩擦机械密封试验系统,选择浸锑石墨、浸树脂石墨,分别与38CrMoAlA(不喷涂)、38CrMoAlA(表面喷涂Cr 2O 3)、40CrNiMoA(表面喷涂Cr 2O 3)3种典型的材料配对进行干摩擦和磨损试验,并对端面温升、磨损率、摩擦功耗和泄漏率等试验结果进行对比分析。结果表明:在干摩擦状态下,对于不同材料配对,摩擦磨损规律显示出了多元性;在6组端面配对中,浸锑石墨与38CrMoAlA(表面喷涂Cr 2O 3)配对性能最佳,浸金属石墨更适用于极端工况,摩擦磨损性能更佳,但浸树脂石墨材料密封性能更好,泄漏率更小;动环表面喷涂材料可有效提高动环表明硬度,优化表面结构,改善动环摩擦磨损性能和密封性能;动环基体材料对配对性能影响不可忽视,导热效果好、线膨胀系数低的材料可降低端面温度。     

工作参数对接触式机械密封端面接触特性的影响

为研究和掌握接触式机械密封端面接触特性,通过模拟计算分析了工作参数对其特性的影响.结果表明,在密封端面间真实接触面积中,弹性变形微凸体接触面积所占比例最大,塑性变形微凸体接触面积所占比例最小;随着弹簧比压的增大,弹性接触面积比近似呈线性增大,弹塑性接触面积比和塑性接触面积比近似呈线性减小;随着密封介质压力的增大,弹性接...     

机械密封补偿机构中辅助O形密封圈摩擦磨损性能的试验研究

在分析橡胶材料干摩擦和水润滑摩擦两种摩擦机理的基础上,采用INSTRON高频疲劳试验机对O形密封圈在这两种状态下的摩擦力进行了测试。试验获得了不同滑移速度下摩擦系数与载荷的关系以及不同载荷下摩擦系数与滑移速度之间的关系。结果表明:水润滑状态下由于密封接触面能够形成润滑水膜,摩擦力较小,更适合长期稳定运转。     

接触式机械密封端面泄漏模型的研究进展

泄漏率是评定机械密封性能的主要参数。接触式机械密封端面泄漏过程复杂,影响因素较多,且泄漏率是一个与运行时间相关的变量,而非稳态参数,因此其泄漏模型的建立是机械密封研究领域的难点。国内外的学者对接触式机械密封端面泄漏模型进行了大量的研究,相继提出了经验公式和数值计算模型。本文介绍了边界摩擦状态和混合摩擦状态的泄漏率经验公式;分析了包含密封端面间的液膜压力、微凸体接触比压、液膜厚度和载荷平衡方程的泄漏率数值计算模型,对不同作者在不同假设条件下采用数值计算模型得出的泄漏率计算结果进行了比较分析;探讨了经验公式和数值计算模型存在的问题。     

接触式机械密封启停过程摩擦特性实验研究

为探讨接触式机械密封启停过程摩擦状态的转变特性,采用自主研发的摩擦磨损实验装置,对碳石墨-碳化硅配副材料的摩擦特性进行实验研究。通过采集启停过程中的声发射信号以及摩擦扭矩数据,分析二者之间的关联性,研究启停过程中端面摩擦状态的转变特性。结果表明：在启停阶段,声发射信号均方根值与摩擦扭矩值变化趋势相同,均为先增大后减小,最后再增大至一稳定值,二者具有很强的相关性;研究的配副材料在7 s左右出现声发射信号峰值,表明此时发生从干摩擦状态到混合摩擦状态的转变;稳定阶段的声发射信号以及摩擦扭矩值分别与转速、压力呈正比关系。     

某类型机械密封的改造

在密封参数一定的情况下，从理论分析和设计思路的角度出发，来改善主密封的工况，以提高产品的使用寿命。