整體式氣膜浮環(huán)密封具有安全、穩(wěn)定、抗擾動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),現(xiàn)已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承腔最主要的密封形式,但在實(shí)際應(yīng)用中容易因設(shè)計(jì)不當(dāng)或超出工作范圍導(dǎo)致密封不能開(kāi)啟或者泄漏率較大出現(xiàn)密封失效、密封效果不理想等問(wèn)題。本文對(duì)整體式氣膜浮環(huán)密封系統(tǒng)的流場(chǎng)、不同開(kāi)車(chē)順序下的開(kāi)啟性能以及全工況下的泄漏特性展開(kāi)理論研究并總結(jié)浮環(huán)密封的設(shè)計(jì)方法、編制浮環(huán)密封性能分析軟件、進(jìn)行原理性試驗(yàn)。采用Ansys-fluent建立含前后置流道的浮環(huán)流場(chǎng)的有限元模型,得到可壓縮流體進(jìn)行間隙流動(dòng)時(shí)的壓力場(chǎng)、密度場(chǎng)、速度場(chǎng)等分布規(guī)律,揭示進(jìn)口效應(yīng)較為明顯但幾乎無(wú)出口效應(yīng)。通過(guò)改變不同的密封參數(shù)得到對(duì)應(yīng)條件下浮環(huán)進(jìn)口處的壓力損失率、壓力損失系數(shù)以及入口截面流速變化規(guī)律,研究得出壓力損失率與節(jié)流長(zhǎng)度、半徑間隙、偏心率等參數(shù)的有關(guān)而與操作轉(zhuǎn)速、軸徑等無(wú)關(guān)。建立了航空發(fā)動(dòng)機(jī)浮環(huán)密封入口壓力損失數(shù)據(jù)庫(kù),為理論研究及工程應(yīng)用提供了極大的便捷。通過(guò)對(duì)浮環(huán)受力分析以及采用Workbench建立密封組件靜力學(xué)模型,得到浮環(huán)在高溫、高速以及過(guò)盈鑲裝條件下最大開(kāi)啟阻力及工作間隙的計(jì)算方法,并由此建立考慮壓力損失的氣膜浮環(huán)開(kāi)啟轉(zhuǎn)速有限元計(jì)算模型,總... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１＿２刷式密封?圖１－３干氣密封??Ｆｉｇ．１－２?Ｂｒｕｓｈ?ｓｅａｌ?Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｒｙ?ｇａｓ?ｓｅａｌ??

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???外用石墨環(huán)代替了一部分的金屬環(huán)使密封件的總質(zhì)量變輕且與側(cè)壁的摩擦系數(shù)??降低，浮環(huán)更容易上福??１．２．２浮環(huán)密封存在的問(wèn)題及難點(diǎn)??從初始密封件的選型設(shè)計(jì)到實(shí)際安裝開(kāi)車(chē)的整個(gè)過(guò)程均浮環(huán)密封均可能出??現(xiàn)問(wèn)題，作者以前人的分析及實(shí)操為基礎(chǔ)結(jié)合自身長(zhǎng)期研宄，總結(jié)出應(yīng)用于航??空發(fā)動(dòng)機(jī)上的整體式氣膜浮環(huán)密封常存在的問(wèn)題如下：??（１）密封不能幵啟：為控制泄漏率浮環(huán)的動(dòng)態(tài)間隙通常設(shè)置的很小，而發(fā)??動(dòng)機(jī)跑道又處于大擾動(dòng)條件下，若密封不能開(kāi)啟很容易導(dǎo)致剛性的跑道與脆性??的石墨之間發(fā)生碰磨甚至斷裂，這是密封系統(tǒng)所不能夠允許的，圖１－５為發(fā)生??磨損與斷裂的浮環(huán)實(shí)物圖。??Ｏ．Ｕ??（ａ）磨損的浮環(huán)?（ｂ）斷裂的浮環(huán)??圖１－５發(fā)生損壞的浮環(huán)??Ｆｉｇ．ｌ－５?Ｄａｍａｇｅｄ?ｆｌｏａｔｉｎｇ?ｒｉｎｇ??（２）泄漏率相對(duì)較大：整體式浮環(huán)密封有軸向、徑向兩個(gè)泄漏通道，其中??軸向的主泄漏通道為非接觸式密封，因而相對(duì)機(jī)械密封Ｗ與分瓣式浮環(huán)來(lái)說(shuō)較??大，只適用于發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)等氣量較大的場(chǎng)合。對(duì)于氣量較小的場(chǎng)合若使用??浮環(huán)密封可添加輔助系統(tǒng)，采用以油封氣的方式或者設(shè)計(jì)多級(jí)浮環(huán)串聯(lián)以減小??泄漏率；??（３）鑲裝結(jié)構(gòu)破壞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)所處的氣體環(huán)境十分復(fù)雜，操作溫度高時(shí)??甚至能達(dá)到５００°Ｃ以上。由于石墨環(huán)的線膨脹系數(shù)小于鑲裝環(huán)，高溫下的過(guò)盈??量會(huì)隨著溫度升高而逐漸消失最終導(dǎo)致脫鑲，從而導(dǎo)致安全隱患。另外鑲裝完??成后的石墨環(huán)與金屬環(huán)之間存在一定的接觸應(yīng)力，接觸應(yīng)力會(huì)隨著過(guò)盈量的增??大而增大，若過(guò)盈量設(shè)置不合理可能會(huì)導(dǎo)致鑲裝完成后的石墨環(huán)碎裂。??４??

生壓降。同樣的一般情況下在流體離開(kāi)節(jié)流通道時(shí)會(huì)發(fā)生類似于??管道突然擴(kuò)大的流動(dòng)，此時(shí)的壓力會(huì)發(fā)生些許的上升，這種壓力發(fā)生突變的現(xiàn)??象稱為進(jìn)出口效應(yīng)�？紤]到進(jìn)出口效應(yīng)，浮環(huán)密封的實(shí)際軸向壓力分布［６２】如圖??２－１所示。??Ｐｍ??ｐ＊?—￣ＩＬ．??／Ｖ?不巧等逢體??、？?羅壓縮涎體??！?ＸＶ?！??Ｐｉ?ｊ?ｆ＇ｊ???ｐ；?ｊ?．Ｚ＾｜Ｊａｐ�。�??Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??￣￣ｉ?￣￣￣ｔ?ｒ??ｗ?ｖ?Ｐ；??－Ｉ?＿ｖ—［??圖２－１浮環(huán)密封軸向壓力分布??Ｆｉｇ．２－１?Ａｘｉａｌ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｆｌｏａｔｉｎｇ?ｒｉｎｇ?ｓｅａｌ??１１??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]高速干摩擦波紋管氦氣機(jī)械密封性能研究[D]. 孫憲棟.北京化工大學(xué) 2018
[2]柱面氣膜密封數(shù)值模擬與性能分析[D]. 蘇澤輝.昆明理工大學(xué) 2016
[3]圓柱滑動(dòng)軸承動(dòng)靜態(tài)特性分析及計(jì)算軟件開(kāi)發(fā)[D]. 夏鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]螺旋槽流體動(dòng)壓浮環(huán)密封特性分析[D]. 張賢曉.中國(guó)石油大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3398103