靜壓干氣密封的動態(tài)特性及熱變形研究.pdf

1、機械密封相關(guān)技術(shù)的研究涉及工程力學(xué)、流體動力學(xué)、摩擦學(xué)、傳熱學(xué)、流體潤滑理論等多個學(xué)科領(lǐng)域，是國內(nèi)近年來科學(xué)研究的重點課題之一。目前國外關(guān)于機械密封技術(shù)的研究已經(jīng)比較成熟，而國內(nèi)的研究還停留在機械密封原理、結(jié)構(gòu)、密封流場模擬以及密封環(huán)熱分析等領(lǐng)域，對于機械密封環(huán)動態(tài)特性方面的研究相對比較少。機械密封系統(tǒng)在穩(wěn)定運行過程中難免會受到密封端面磨損、泄漏、密封端面介質(zhì)空化等自身及外界因素的影響，使得密封環(huán)產(chǎn)生軸向振動及耦合振動等問題，進而加速了

2、泄漏，降低了使用壽命，甚至使密封裝置失效。本文選取機械密封系統(tǒng)之一的靜壓干氣密封系統(tǒng)，對其從密封原理、密封結(jié)構(gòu)到密封端面壓力分布、動態(tài)特性及熱應(yīng)力變形等方面進行了較詳細的分析研究。
　　（1）介紹了靜壓干氣密封的原理和結(jié)構(gòu)；對密封端面進行了受力分析，并推導(dǎo)出求解密封端面壓力分布的雷諾方程，以及對相關(guān)參數(shù)進行了說明；最后推導(dǎo)了節(jié)流孔流量和泄漏量的計算公式。
　　（2）應(yīng)用有限元軟件ANSYS的流體分析模塊CFD對外加壓式靜壓干

3、氣密封系統(tǒng)密封端面上壓力分布的求解過程進行了詳細的闡述，并用該模塊求解了密封端面上不同厚度的介質(zhì)膜所對應(yīng)的壓力分布，得出在恒定外加壓的條件下，密封端面凹槽內(nèi)的壓力只有微小變化，幾乎可以忽略；分析了特定節(jié)點處壓力隨介質(zhì)膜厚度變化的曲線，通過應(yīng)用數(shù)據(jù)處理軟件MATLAB對該節(jié)點處壓力隨介質(zhì)膜厚度變化的數(shù)據(jù)進行了曲線擬合，得出壓力與膜厚變化的擬合多項式方程。
　　（3）建立軸向振動和耦合振動分析模型，借助旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，并考慮各參數(shù)對其在穩(wěn)

4、定運行過程中的動態(tài)特性規(guī)律的影響，對其分析模型進行了較詳細的推導(dǎo)和簡化，最后得出求解動態(tài)特性的動力學(xué)方程。通過應(yīng)用MATLAB軟件編程求解得出其動態(tài)特性規(guī)律。
　?。?）應(yīng)用ANSYS軟件的熱分析模塊對靜壓干氣密封系統(tǒng)的動、靜環(huán)從整體上進行了溫度場分析，得出整體的溫度場分布規(guī)律；同時通過轉(zhuǎn)換單元類型，加載溫度場求解結(jié)果，在特定的約束條件下得出其熱應(yīng)力變形規(guī)律。
　　本文針對靜壓干氣密封系統(tǒng)的動、靜環(huán)從密封端面壓力分布到軸向振