船舶艉軸機(jī)械密封的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、艉軸密封是直接關(guān)系到船舶行駛安全的關(guān)鍵部位。機(jī)械密封因具有承載能力高、泄漏量小、功耗低以及磨損自動補(bǔ)償?shù)蕊@著優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于艉軸密封中。隨著船舶向高速、大型方向發(fā)展,艉軸機(jī)械密封的軸徑、轉(zhuǎn)速及密封介質(zhì)壓力也越來越大,導(dǎo)致密封環(huán)的端面溫度升高、磨損加劇,嚴(yán)重影響密封的壽命。艉軸機(jī)械密封端面間的潤滑及磨損特性已成為當(dāng)前急待深入研究的重要課題。本文針對這一問題,采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)分析,研究了不同工況條件下艉軸機(jī)械密封的摩擦機(jī)理、溫升及傳熱、磨

2、損特性等,為艉軸機(jī)械密封設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。論文研究的主要工作和取得的成果如下:
　　 1.依據(jù)摩擦學(xué)原理分析了艉軸機(jī)械密封環(huán)的摩擦機(jī)理,判斷了其摩擦狀態(tài),同時(shí)從摩擦學(xué)和實(shí)際應(yīng)用角度分別闡述了艉軸機(jī)械密封摩擦副材料選擇的原則。
　　 2.利用動、靜環(huán)整體建模的思路,對密封環(huán)進(jìn)行溫度場分析。運(yùn)用不同的方法對密封環(huán)的對流換熱邊界進(jìn)行了計(jì)算,以熱流密度為加載載荷,計(jì)算并分析了不同工況下密封環(huán)的溫度場分布情況,獲得了轉(zhuǎn)速、介質(zhì)壓力

3、對溫度場分布的關(guān)系。
　　 3.在密封環(huán)接觸端面建立了接觸單元,對密封環(huán)進(jìn)行了接觸分析。結(jié)果表明接觸端面內(nèi)徑處的接觸壓力要小于外徑處,密封環(huán)端面有出現(xiàn)擴(kuò)散錐面的趨勢,密封環(huán)的各個(gè)邊緣處產(chǎn)生較大的集中應(yīng)力,密封環(huán)的變形較小。
　　 4.進(jìn)行艉軸機(jī)械密封的磨損特性研究,在綜合分析各種機(jī)械磨損模型的基礎(chǔ)上,建立了艉軸機(jī)械密封環(huán)磨損的數(shù)學(xué)模型。并對艉軸機(jī)械密封和普通機(jī)械密封的磨損率進(jìn)行了初步預(yù)測。
　　 5.開展了機(jī)械密