锥形结构对锥孔组合型机械密封端面变形及密封性能的影响

考虑密封系统各组件间接触受力及封闭流体与端面间的力作用,提出锥/孔组合型动压机械密封,构建端面密封流/固耦合理论模型,并将相应的有限元软件与计算机语言编程相结合,通过迭代计算获得端面膜压场及其变形情况,探究端面锥度和锥面宽度比在低、高压工况下对密封性能的影响规律。结果表明：随锥度φ的增大,高压区缩小,低压区扩张,孔区内液体所形成的压力峰值越来越陡峭,使得静圆环端面上产生周期性波式变形和倾斜锥度变形,变形情况与膜压场的形状相类似;动圆环端面锥度变形比较明显,波式变形不明显,且随φ的增大,锥度变形也越来越大。无论是对于较低速、低压或是较高速、高压状态下的机械密封,当端面特征几何结构参数选取为锥度φ=0.8~1.6、锥面宽度比γ=0.8~1时,机械密封均可获得优良的综合性能。     

菱形孔密封环端面密封性能分析

针对密封端面开有等深大菱形孔的液体润滑密封环,采用有限元法求解其等温及层流不可压缩二维Reynolds方程,并通过求解密封环的力平衡方程,分析了在不同操作工况下,大菱形孔端面密封的平衡膜厚、泄漏率和液膜刚度等密封性能参数随孔深、半长轴长度、孔列数变化的规律.结果表明:在分析范围以内,当大菱形孔开孔深度d1=3.5~5.0μm、密封端面大菱形孔的半长轴长度a处于1.2~1.8mm、沿密封端面周向对称分布的菱形孔列数N=165~195时,大菱形孔端面密封的液膜稳定性和密封性能较好.     

浅析端面摩擦状态对机械密封性能的影响

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。介绍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,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。     

端面倾斜对粗糙表面机械密封性能的影响

针对航空泵用机械密封实际操作条件,考虑粗糙表面弹塑性接触,基于质量守恒的JFO(Jakobsson-Floberg-Olsson)空化理论建立了倾斜粗糙端面机械密封环的液体润滑和混合润滑计算模型;采用有限单元法求解PC(Patir and Cheng)平均Reynolds方程,获得端面液膜的压力分布;对比研究了在不同的密封压力、中心膜厚和转速条件下,端面倾斜角对粗糙表面和光滑表面机械密封性能参数的影响规律.结果表明:随着倾斜角增大,端面的承载力增大,摩擦力先减小而后增大,泄漏率增大;当端面倾斜角较小时,粗糙表面机械密封性能优于光滑表面机械密封性能.     

方向性菱形孔机械密封性能实验研究及机理剖析

采用自行搭建机械密封实验台,对菱形孔织构端面密封进行多种工况的机械密封运转试验,从而获得润滑和密封性能良好的端面织构。在给定工况条件下,考察菱形孔织构的尺寸、形状、排布方式以及深度对摩擦扭矩、腔体温度和端面温度的影响规律、端面间液膜的运动形态及其孔型成膜机理分析。结果表明:在同工况条件下,6种织构端面的摩擦扭矩排序为:6#≤4#≤3#≤2#≤7#≤1#,故摩擦学性能最好是6#试件;同样,所产生的密封腔体温度△Tq°C和端面温度△Td°C具有相似规律。具有合适孔型尺寸、孔深、分布形式和方向角的织构端面,会产生极好的动压、空化和界面滑移效应以及二次存储油液功能,可有效提高端面密封性能,减小端面摩擦扭矩。     

涡旋式压缩机涡旋盘端面密封性能的分析

建立了涡旋式压缩机涡旋盘端面密封性能分析模型，推导出了涡旋盘端面密封性能参数的解析计算式，并对端面密封性能的影响因素进行了探讨．     

端面磨损对U型槽动压机械密封性能的影响

以核主泵所用U型槽动压密封环为对象,研究了密封端面因介质中微粒所引起的磨损问题.结果表明：端面动压槽根部产生的初期磨损将造成刚度和泄漏率增加,且随着磨痕数量的增加,泄漏率呈线性增加;当磨痕贯穿密封坝而使U型槽根部与端面低压侧短路时,将会造成泄漏率的阶跃上升和刚度急剧下降.在实际使用的过程中,多个U型槽将会同时出现磨痕,当一处磨痕贯穿密封坝时,将造成大量介质泄漏,且磨痕越深,其泄漏率越大,最终导致密封失效.     

激光加工多孔端面机械密封

介绍了激光加工多孔端面机械密封的结构特点,阐述了激光加工多孔端面机械密封的工作原理,指出端面微孔产生的动压效应可有效地提高机械密封的最大PV值。对各种加工方法进行比较可知,在机械密封端面上加工微孔,激光表面处理技术是惟一有效的加工方法。作者的试验研究表明,与普通机械密封相比,激光加工多孔端面机械密封可明显地降低密封面间的摩擦力矩,实现端面间的流体润滑,因而延长密封寿命。     

机械密封端面的磨损特性

磨损状态是决定机械密封寿命和性能的关键。作者对机械密封端面的磨损特性进行了分析,以指导和改进机械密封的设计及对密封失效的判断。     

接触式机械密封端面磨损预测

依据Archard黏着磨损理论,通过引入分形磨损系数及求解端面上塑性和弹塑性变形微凸体的体积,建立机械密封端面磨损分形模型。提出包含密封端面特征分形参数的特征工况参数新概念,并将其引入机械密封端面摩擦磨损相似准则关系式中,通过磨损试验,得到分形磨损系数准则关系式。对B104a-70型机械密封的磨损特性进行预测。结果表明:软质环端面分形磨损系数及磨损率均随着弹簧比压的增大而非性线地增大,但端面较光滑时,变化较小;端面形貌对磨损特性有着较大的影响,随着端面光滑程度的增大,分形磨损系数及磨损率均下降,且端面较粗糙时变化较明显。