深浅槽组合动压密封润滑特性与性能研究
高转速轴承腔内工况条件复杂，亟待一种在接触与非接触状态都能长时间运转的密封。本文在传统浅槽动压密封基础上提出了一种全运转工况都具有良好润滑特性与密封性能的深浅槽组合动压密封。从密封低转速润滑特性、高转速密封性能两方面，对密封全运转工况的性能及变化规律开展了系统的研究。 考虑多物理场之间的相互影响，求解Archard方程与雷诺方程，建立全运转工况深浅槽组合动压密封多场耦合分析模型。获得低转速接触状态端面磨损分布与高转速非接触端面膜压分布，为接触端面润滑特性与非接触密封性能计算提供了理论基础。 试验对比浅槽与深浅槽动压密封端面润滑特性，发现深浅槽组合结构能够使得端面摩擦系数减小。采用数值分析方法，分析端面结构参数对摩擦磨损性能的影响，基于正交法获得了磨损率与峰值温度综合最优时的端面结构参数取值，为密封摩擦磨损预测以及设计提供了分析基础。 分析压力、转速以及结构参数对密封性能的影响规律，采用响应面法多参数优化密封性能，取得了密封性能综合最优时的端面结构参数取值。得到密封性能的敏感因子，为深槽弦距、深槽槽数以及槽堰比。分析加工误差对密封性能的影响，揭示槽深不均匀以及槽中心偏移削弱动压密封性能的规律，研究结果为密封高转速密封性能计算以及设计提供了分析基础。 搭建轴承腔动压密封试验台，采用试验方法对比深浅槽组合动压密封以及浅槽动压密封的泄漏、温升以及振动特性。试验结果表明:随着转速升高，深浅槽组合动压密封泄漏率逐渐减小，深浅槽组合动压密封比浅槽动压密封温升小，密封运行稳定。深槽槽数较少时深槽槽数变化对密封振动影响很小。 深浅槽组合动压密封与传统浅槽动压密封相比，在保证低泄漏、小振动的基础上改善了低转速工况下端面磨损，减小了高转速工况密封温升。本文采用数值与试验分析方法研究全工况深浅槽组合动压密封端面润滑特性与性能，可为解决高速轴承腔复杂工况密封难题提供理论和技术支撑。
深浅槽组合;动压密封;多场耦合;润滑特性;密封性能
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
李双喜
2021
中文
TH136
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）