表面織構(gòu)技術(shù)是提高機(jī)械密封性能的有效手段,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同表面織構(gòu)化機(jī)械密封的性能開展了大量研究。但是機(jī)械密封在長時(shí)間的工作后,織構(gòu)會(huì)因?yàn)槟p變淺甚至直接被磨損消失而失去其固有的減摩作用。為了進(jìn)一步提升密封端面的摩擦學(xué)性能,延長其使用壽命,在圓孔織構(gòu)的基礎(chǔ)上,論文提出了一種機(jī)械密封復(fù)合織構(gòu)端面,針對(duì)其密封性能和摩擦特性開展了一系列理論和試驗(yàn)研究。首先,結(jié)合潤滑液膜的JFO空化邊界條件,建立了機(jī)械密封復(fù)合織構(gòu)端面的潤滑數(shù)學(xué)模型,獲得了平端面、圓孔織構(gòu)和復(fù)合織構(gòu)端面壓力分布,對(duì)比分析了不同工況下平端面、圓孔織構(gòu)和復(fù)合織構(gòu)端面的開啟力、摩擦系數(shù)和泄漏率等密封性能的變化規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,分析了復(fù)合織構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)機(jī)械密封密封性能的影響,獲得了最優(yōu)復(fù)合織構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)果表明,轉(zhuǎn)速和壓力的變化對(duì)機(jī)械密封性能的影響顯著,轉(zhuǎn)速越大復(fù)合織構(gòu)的減摩作用越明顯,壓力越大,復(fù)合織構(gòu)的減摩作用逐漸減弱。其次,為了驗(yàn)證復(fù)合織構(gòu)端面的優(yōu)越性,搭建了機(jī)械密封試驗(yàn)裝置,開展了不同轉(zhuǎn)速和壓力下平端面、圓孔織構(gòu)和復(fù)合織構(gòu)端面機(jī)械密封的密封性能試驗(yàn),對(duì)比分析了上述3種密封端面溫度和摩擦扭矩的變化規(guī)律。結(jié)果表明,在低轉(zhuǎn)速下,復(fù)... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

典型機(jī)械密封Figure1-1.Typicalmechanicalse

，并由此得出織構(gòu)優(yōu)化取值；同時(shí)開展了復(fù)合織構(gòu)端面形貌演化規(guī)律研究。這對(duì)于改善機(jī)械密封摩擦副端面摩擦磨損性能，降低端面磨損率和泄漏率，以及延長機(jī)械密封使用壽命具有重大工程實(shí)用價(jià)值，對(duì)于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源有著重要意義。1.2表面織構(gòu)技術(shù)研究現(xiàn)狀1.2.1表面織構(gòu)的作用機(jī)制在流體潤滑下，組成表面織構(gòu)的每一個(gè)凹坑都可相當(dāng)于流體動(dòng)壓潤滑微軸承，在摩擦副對(duì)磨的過程中，表面織構(gòu)可增強(qiáng)摩擦副表面的流體動(dòng)壓力，促進(jìn)端面間流體動(dòng)壓潤滑效應(yīng)的形成，提高了摩擦副表面的潤滑膜剛度以及承載力。從而實(shí)現(xiàn)減摩作用，如圖1-2所示。圖1-2流體潤滑下的作用機(jī)制[12]Figure1-2.Mechanismofactionunderfluidlubrication[12]在邊界潤滑狀態(tài)下，表面因長時(shí)間摩擦而磨損或變形，導(dǎo)致微凹坑的體積縮小存儲(chǔ)在凹坑中的油液溢出，形成擠壓模；在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中，凹坑中的油液因摩擦力被帶出凹坑，起到對(duì)周圍表面的潤滑作用[13]。在干摩擦狀態(tài)下，表面織構(gòu)可以發(fā)揮容納和存儲(chǔ)磨屑的作用，減少摩擦副表面因?yàn)槟バ紕潅鴮?dǎo)致嚴(yán)重磨損，如圖1-3所示[14]。除此之外，表面織構(gòu)還可以減少摩擦副表面間的接觸面積，減少固體表面的直接接觸，降低表面的粘著，達(dá)到降低摩擦、減小磨損的目的[15]。

機(jī)械密封復(fù)合織構(gòu)化端面密封性能與形貌演化3圖1-3干摩擦下的作用機(jī)制Figure1-3.Mechanismofactionunderdryfriction1.2.2表面織構(gòu)技術(shù)的國外研究現(xiàn)狀國外對(duì)于織構(gòu)化機(jī)械密封研究最早主要是以以色列學(xué)者Etsion為代表，他以半球形凹坑微織構(gòu)作為研究對(duì)象，研究了不同的織構(gòu)參數(shù)對(duì)密封性能的影響。1996年，Etsion[16]建立了半球形凹坑織構(gòu)密封端面的數(shù)學(xué)模型，通過模擬不同壓力、不同孔徑、不同面積比對(duì)膜厚、摩擦扭矩、泄漏率等密封性能參數(shù)的影響，結(jié)果表明，存在一個(gè)固定的織構(gòu)參數(shù)使得機(jī)械密封擁有最佳密封性能，其中最優(yōu)面積比約為20%。1999年，Etsion等[17]建立了半球形凹坑織構(gòu)端面理論數(shù)值模型，基于Reynolds空化邊界條件求解雷諾方程，數(shù)值模擬了密封環(huán)內(nèi)外徑比、深徑比、密封壓差以及微孔面積率對(duì)端面平均液膜壓力的影響，結(jié)果表明，微孔面積率和孔半徑對(duì)平均液膜壓力的影響不大，密封壓差影響明顯，其中深徑比影響最為顯著，并且在深徑比為0.05時(shí)可獲得最大平均液膜壓力，之后隨著深徑比的增大，液膜壓力也隨之下降。2002年，他們[18]繼續(xù)以半球形微凹坑織構(gòu)為研究對(duì)象，理論研究了織構(gòu)分布與面積比對(duì)密封性能的影響，理論研究結(jié)果表明液膜壓力隨著面積比的增大而增大，同時(shí)當(dāng)微孔面積比為0.6時(shí)液膜壓力最大。為了驗(yàn)證上述結(jié)果的可靠性，他們?cè)O(shè)計(jì)了一套機(jī)械密封實(shí)驗(yàn)裝置，試驗(yàn)采用WC環(huán)與SiC環(huán)配對(duì)副，密封腔內(nèi)安裝了兩對(duì)配對(duì)副，該實(shí)驗(yàn)裝置可改變轉(zhuǎn)速和密封介質(zhì)壓力，可以測量介質(zhì)溫度和摩擦扭矩，結(jié)果表明，與平端面相比，部分織構(gòu)化端面密封在0.5MPa的密封介質(zhì)壓力下摩擦扭矩可減少約50%；在1MPa的介質(zhì)壓力下，其摩擦扭矩可減少約90%；在1.5MPa的密封介質(zhì)壓力下溫升減少20%。因此可以看出部分織構(gòu)化端面密封可以有效的降低


本文編號(hào)：3225507