润滑油类密封设计及性能

在大多数工况条件下,通用型机械密封均可取得较好的密封效果,但对一些特殊介质,如润滑油类介质,密封效果并不好。这主要是由于在热变形和压力变形共同作用下,密封端面环向角变形,热转角不规则变化的结果,因此需要对机械密封中热变形和压力变形的控制进行研究。通过控制摩擦副几何形状和选择摩擦副材料的组合就可以控制热转角,并取得较好的密封效果。C89密封就是经过分析优化的专用于润滑油类介质的密封。     

机械密封摩擦副温度场分析

机械密封端面摩擦副温升是引起密封失效的一个重要原因,本文通过FLUENT软件对螺旋槽非接触式机械密封与接角式机械密封的端面温度场进行模拟计算,为解决实际生产问题奠定理论基础.     

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。     

接触式机械密封摩擦端面接触状态的仿真分析

为了准确揭示接触式机械密封摩擦端面的真实接触状态,基于三维分形表面的W-M函数描述软质环密封端面的粗糙行为.通过Mathematica软件生成的粗糙表面数据点,在ANSYS中进行粗糙表面实体的建模以及接触有限元分析.得到在外载荷作用下的真实接触面积,与M-B分形接触模型进行比较,变化趋势吻合较好.研究结果表明,随着外载荷的增加,真实接触面积呈非线性增加.该研究方法为进一步研究机械密封摩擦端面的摩擦热、磨损以及接触间隙等问题提供了新途径.     

机械密封环热平衡分析

为了解决密封环热分析及温度场的具体分布问题,更深入研究密封摩擦副的温度场分布,通过建立适合的数学模型和摩擦副局部计算方法,对其进行热平衡模拟分析,事实证明,该种方法所得到的结论与实际现场工况下密封摩擦副的工作状态十分接近,其计算方法的可行性已经过分析验证,为机械密封环的设计及理论研究提供了参考依据.     

基于ANSYS的机械密封热力耦合变形计算及分析

针对机械密封在工作时摩擦生热以及受外载荷作用,导致密封端面变形,进而影响密封性能的问题,应用ANSYS软件,对机械密封动环端面温度场分布规律以及温度场引起的热变形、受力引起的力变形和热力耦合变形进行分析.研究结果表明:摩擦生热导致动环端面温度呈梯度分布,随着半径的增大温度从高到低;热变形使端面产生拉伸位移,随着半径的增大变形量减小;受力引起的变形与热变形趋势相反,在内径处产生最大压缩位移,外经处产生最大拉伸位移;热力耦合变形介于两者之间.因此,综合考虑热力耦合变形比单独考虑热、力变形对端面变形影响较小.     

碱液循环泵机械密封失效分析及改进

通过对天津石化油品车间P215碱液循环泵机械密封频繁失效的原因进行分析,改进了密封结构和摩擦副端面尺寸以及机封性能参数,取得了良好的密封效果。     

单端面机械密封摩擦系数的测定

本文研究了单端面机械密封装置的端面摩擦扭矩测量方法。对主轴承摩擦扭矩、旋转体在介质中的搅拌扭矩和端面摩擦扭矩进行了测试。在测试中考察了由于介质压力的变化引起轴向力的改变,致使主轴承摩擦扭矩改变的情况,以及介质的粘度变化引起搅拌扭矩的变化及其对端面摩擦扭矩的影响。采用两种方法测定的端面摩擦扭矩计算其摩擦系数,给出了计算实例。两种计算结果有对比性,较为稳定,精确度高,故该方法可用于评价机械密封的摩擦性能。     

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。     

单端面机械密封摩擦系数的测定

本文研究了单端面机械密封装置的端面摩擦扭矩测量方法。对主轴承摩擦扭矩、旋转体在介质中的搅拌扭矩和端面摩擦扭矩进行了测试。在测试中考察了由于介质压力的变化引起轴向力的改变，致使主轴承摩擦扭矩改变的情况，以介质的粘度变化引起搅拌扭矩的变化及其对端面摩擦扭矩的影响。采用两种方法测定的端面摩擦据矩其摩擦系数，给出了计算实例。两种计算结果有对比性，较为稳定，精确度高，故该方法可用于评价机械密封的摩擦性能。     

机械密封在渣浆泵的应用研究

机械密封摩擦副工作温度状况,不仅是影响机械密封使用寿命的关键因素,而且是选取合理机械密封型式的重要依据.在渣浆泵机械密封的改造过程中,影响机械密封摩擦副温度变化的主要因素及部分参数的计算方法,同时建立摩擦副温度场的数学模型,利用有限元法对动、静环摩擦副温度场的分布进行了模拟仿真,为渣浆泵的机械密封改造提供参考依据.结合对渣浆泵进行机械密封改造前后的实际使用情况,对改造效果进行了分析对比,结果表明对渣浆泵进行机械密封改造不仅可行,而且能够节能、减少污染.     

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。     

不同相态下端面形貌和流体惯性对机械密封性能的影响

考虑到机械密封端面的锥度、表面粗糙度以及缝隙间流体惯性对机械密封工作性能的影响,特别是对功耗、泄漏量、端面径向温度分布和压力分布的影响,建立了一种混合摩擦机械密封模型。用热水作工质,测量了端面温度分布和中心膜厚。对机械密封与试验介质间和大气间的传热效应作了一定深度的研究。提出了选择机械密封等温模型和绝热模型的原则。     

上游泵送机械密封热-流固耦合建模与性能分析

上游泵送机械密封具有低泄漏、低摩擦、长寿命的优点。基于密封端面流体域流场和能量方程,固体域弹性力学和热传导方程,将多物理场进行耦合求解,建立了上游泵送机械密封热-流固耦合仿真模型。基于该耦合模型对八字槽上游泵送机械密封进行了性能分析,揭示出机械密封在高转速下的温升和变形对上游泵送能力的削弱效应。进而获得了在不同几何和工况参数条件下,上游泵送机械密封的泄漏率、温升、变形等的变化规律,可应用于上游泵送机械密封工作机理研究和设计优化。     

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。     

静压式机械密封流固耦合的理论分析

针对一种收敛间隙静压式机械密封,建立了机械密封流固耦合模型,采用有限元方法求解不可压缩Reynolds方程,得到密封间隙流体压力分布,采用ANSYS有限元软件计算密封组件的弹性变形,利用两者之间自动迭代计算实现流固耦合分析。结果表明,高压工况下,静压式机械密封间隙的压力分布受到密封端面变形的影响,同时又会影响到端面的变形。该流固耦合分析考虑了密封组件之间的接触摩擦和预紧作用,能够准确反映高压流体和密封结构的相互影响。计算得到的泄漏量与实验值吻合,对特殊工况下静压式机械密封的流固耦合研究具有参考意义。     

基于分形理论的接触式机械密封端面泄漏模型

目前对于密封的大多数研究都基于密封端面形貌和摩擦条件不变的假设,且大多忽略了密封端面形貌对泄漏的影响,也并未从微观角度考虑端面形貌的影响.基于分形理论,将动、静环端面的接触简化为粗糙表面与理想刚性平面的接触,建立了机械密封的泄漏模型,并对各分形参数、端面比载荷和材料参数对泄漏率的影响进行了研究,得到了机械密封分形维数D和端面比载荷p_○g与其泄漏量Q成反比;而特征长度尺度参数G和综合弹性模量E与其泄漏量Q成正比.计算泄漏率与实验数据验证了模型的准确性.     

双端面机械密封的摩擦学性能研究

研制了一台测试机械密封可以在转速、介质压力和弹簧比压等不同工况下的温升量、摩擦扭矩和泄漏量的试验装置。以聚四氟乙烯和球墨铸铁材料为密封摩擦副进行了试验研究,结果表明:随着转速和弹簧比压的增大,端面温度上升速率增大;端面摩擦因数随转速和弹簧比压的增大而增大,当转速达到2 000 r/min时,摩擦因数趋于平缓;泄漏量随转速和介质压力的增加而增大,但随弹簧比压的增加而迅速减小,当弹簧比压达到0.22 MPa时,泄漏量趋于稳定。     

机械密封技术在搪瓷反应罐上的应用

为解决搪瓷反应罐搅拌传动装置密封的问题,根据端面密封的原理设计了适合搪瓷反应罐搅拌轴用的机械密封。介绍了机械密封的结构设计,说明了机械密封中存在的问题,并且提出了解决问题的方法。     

釜用高压机械密封变形分析——用有限元法计算温度场、温差应力、机械应力所引起的变形

配合机械密封的科研和试验工作,我们对机械密封在温差应力和机械应力共同作用下产生的变形进行了计算。 本文主要介绍一下机械密封变形计算方法并对计算得到的结果进行讨论。 我们在我院ACOS-400型计算机上,分别采用变分原理有限元法和弹性力学有限元法,计算了温度场和变形,在约束的简化方面进行了新的偿试。由计算得知:温度和压力是影响机械密封性能的最主要因素,其中温度的影响最为显著;在高压情况下,平衡系数会对密封端面比压的大小及其分布产生较大影响;高压机械密封的加工精度和安装误差会对其使用性能产生直接的影响;机械密封在操作时,既可能是内缘接触,也可能是外缘接触;机械密封环在安装时必须保证一定的浮动性。减小机械密封环变形的最有效措施是加强润滑和冷却,尽可能地减小密封端面附近的温度梯度,同时要合理地选用摩擦付材料,此外要进行严谨的结构设计和必要的实验。