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船舶艉轴机械密封的数值模拟与试验研究
| 论文题名： | 船舶艉轴机械密封的数值模拟与试验研究 |
| 关键词： | 艉轴机械密封;温度场模拟;磨损模型;接触分析 |
| 摘要： | 艉轴密封是直接关系到船舶行驶安全的关键部位。机械密封因具有承载能力高、泄漏量小、功耗低以及磨损自动补偿等显著优点,广泛应用于艉轴密封中。随着船舶向高速、大型方向发展,艉轴机械密封的轴径、转速及密封介质压力也越来越大,导致密封环的端面温度升高、磨损加剧,严重影响密封的寿命。艉轴机械密封端面间的润滑及磨损特性已成为当前急待深入研究的重要课题。本文针对这一问题,采用数值模拟和试验分析,研究了不同工况条件下艉轴机械密封的摩擦机理、温升及传热、磨损特性等,为艉轴机械密封设计提供理论依据。论文研究的主要工作和取得的成果如下: 1.依据摩擦学原理分析了艉轴机械密封环的摩擦机理,判断了其摩擦状态,同时从摩擦学和实际应用角度分别阐述了艉轴机械密封摩擦副材料选择的原则。 2.利用动、静环整体建模的思路,对密封环进行温度场分析。运用不同的方法对密封环的对流换热边界进行了计算,以热流密度为加载载荷,计算并分析了不同工况下密封环的温度场分布情况,获得了转速、介质压力对温度场分布的关系。 3.在密封环接触端面建立了接触单元,对密封环进行了接触分析。结果表明接触端面内径处的接触压力要小于外径处,密封环端面有出现扩散锥面的趋势,密封环的各个边缘处产生较大的集中应力,密封环的变形较小。 4.进行艉轴机械密封的磨损特性研究,在综合分析各种机械磨损模型的基础上,建立了艉轴机械密封环磨损的数学模型。并对艉轴机械密封和普通机械密封的磨损率进行了初步预测。 5.开展了机械密封的试验研究,得到了机械密封环摩擦扭矩和摩擦功耗随介质压力、转速的变化关系,以及艉轴密封腔温度随转速的变化情况,同时与温度场和磨损特性的模拟结果进行对比分析。 |
| 作者： | 彭正东 |
| 专业： | 流体机械及工程 |
| 导师： | 陈汇龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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