【摘要】：干氣密封作為一種新型非接觸式氣體密封,因?yàn)榫哂行孤┝可�、適用性好、壽命長(zhǎng)、功耗低、故障率低等優(yōu)勢(shì),被廣泛推廣和使用于各種工農(nóng)業(yè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備中。隨著干氣密封的發(fā)展日趨成熟,也存在著在非穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生摩擦磨損,受外界條件影響導(dǎo)致氣膜不穩(wěn)定以及在現(xiàn)有的干氣密封常規(guī)模型下,僅僅通過(guò)改變槽型結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)提高干氣密封性能的效果越來(lái)越微弱的問(wèn)題。通過(guò)研究表明,在相對(duì)滑動(dòng)的摩擦副表界面的微型結(jié)構(gòu)可以起到減少摩擦磨損、提高潤(rùn)滑性以及改善密封性能的作用。課題采用在密封環(huán)端面開(kāi)設(shè)微型結(jié)構(gòu)的思想,在靜環(huán)表面開(kāi)設(shè)微孔,同時(shí)在動(dòng)環(huán)表面開(kāi)設(shè)螺旋槽。根據(jù)干氣密封動(dòng)、靜環(huán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,抽取端面密封環(huán)間隙的氣膜作為研究對(duì)象,運(yùn)用SolidWorks軟件建立具備跨尺度微型結(jié)構(gòu)的微造型復(fù)合潤(rùn)滑氣膜和單螺旋槽潤(rùn)滑氣膜計(jì)算域模型,利用獨(dú)有block映射技術(shù)的ICEM軟件進(jìn)行潤(rùn)滑氣膜結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,并采用CFD流場(chǎng)仿真軟件Fluent對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行仿真模擬計(jì)算。通過(guò)對(duì)微造型復(fù)合潤(rùn)滑氣膜和單螺旋槽潤(rùn)滑氣膜進(jìn)行仿真模擬所得出的潤(rùn)滑氣膜壓力、速度和壁面剪切力云圖對(duì)比分析可知:微造型復(fù)合密封端面能夠?qū)μ岣吒蓺饷芊庑阅墚a(chǎn)生積極作用。采用以干氣密封的工況條件介質(zhì)壓力和轉(zhuǎn)速為出發(fā)點(diǎn),同時(shí)改變微孔的覆蓋比與微孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)密度、深度和直徑,從氣膜開(kāi)啟力、泄漏量、潤(rùn)滑氣膜摩擦系數(shù)及壁面剪切力四個(gè)影響干氣密封性能的參數(shù)展開(kāi)討論,研究結(jié)果表明:在微孔覆蓋比相同時(shí),隨著介質(zhì)壓力和轉(zhuǎn)速的增大,影響干氣密封性能的四種參數(shù)也隨之增大;在介質(zhì)壓力和轉(zhuǎn)速相同時(shí),微孔的覆蓋比對(duì)干氣密封性能影響較大,增幅為5%~8%,并且當(dāng)微孔的覆蓋比為50%時(shí)干氣密封的性能可達(dá)到最佳水平。在保持最佳微孔覆蓋比為50%不變的情況下,改變?cè)撚?jì)算域模型微孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)密度、深度和直徑,通過(guò)研究影響干氣密封性能的四種參數(shù)的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn),與微孔的深度相比微孔的密度和直徑對(duì)干氣密封的性能提升較大,增幅為7%~8%,并且當(dāng)微孔密度為12.5%,深度為10μm,直徑為400μm時(shí)干氣密封性能可達(dá)到最佳水平。在保持最佳微孔覆蓋比為50%,微孔密度為12.5%,深度為10μm,直徑為400μm不變的情況下,改變氣膜厚度、螺旋槽結(jié)構(gòu)參數(shù)槽深、槽數(shù)和螺旋角,通過(guò)對(duì)仿真模擬計(jì)算所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行氣膜剛度方程式的擬合,通過(guò)對(duì)比氣膜剛度的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn):螺旋槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣膜剛度的提升幅度為1.2%~2%,并且當(dāng)螺旋槽槽深為16μm,槽數(shù)為12,螺旋角為60°時(shí)干氣密封性能夠達(dá)到最佳水平。
【圖文】：

摩擦副界面微造型序列干氣密封穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)特性研究驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)表面織構(gòu)的存在能夠起到降低磨屑的切削和犁削擦副表面的研磨可以使石墨環(huán)的表面更加光滑。Wang 等”形的凹坑在提高承載力和減少泄漏量方面性能更加優(yōu)秀的研究思路與內(nèi)容國(guó)內(nèi)外螺旋槽干氣密封和表面微型結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分封發(fā)展所面臨的困境以及實(shí)際狀況制定如下微造型復(fù)合界性研究的思路與主要研究?jī)?nèi)容，其中課題的研究思路如圖

章 干氣密封基本理論及復(fù)合界面流場(chǎng)仿真密封結(jié)構(gòu)及其工作原理旋槽干氣密封結(jié)構(gòu)及其工作原理密封（氣膜密封）是一種新型的非接觸式機(jī)械密封，主要由 O動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、密封腔等幾部分構(gòu)成，螺旋槽干氣密封的結(jié)構(gòu)如圈在干氣密封設(shè)備中有著二次密封的作用，動(dòng)環(huán)利用軸套安裝面通常會(huì)開(kāi)設(shè)有螺旋槽，除螺旋槽外還有直槽、斜槽、人字槽槽的深度通常為 2.5～10μm，，動(dòng)環(huán)一般采用質(zhì)地較硬的材料制造碳化鎢等，動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)如圖 2.2(a)所示。靜環(huán)與彈簧相連接，可軸向自由運(yùn)動(dòng)，靜環(huán)通常采用石墨等質(zhì)地較軟的材料制造而成b)所示。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH136

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2624503