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艉轴可控式机械密封数值分析及试验研究
| 论文题名： | 艉轴可控式机械密封数值分析及试验研究 |
| 关键词： | 艉轴;可控式机械密封;温度场;应力场;密封环摩擦 |
| 摘要： | 普通机械密封往往只能在设计工况下稳定运行，一旦工作条件或环境条件发生变化，则可能产生高值端面载荷，导致高磨损，缩短密封寿命甚至完全失效；或者是端面膜厚过大，产生严重泄漏而造成密封的失效。本文针对这一现实要求，用数值方法和试验分析法研究了变工况条件下影响机械密封特性的主要因素，为同类型的机械密封设计提供理论依据。 在可控式机械密封装置的设计中，以端面温升作为机械密封控制系统的反馈信号，通过调节弹簧的压缩量或伸长量改变密封环端面的闭合力，以控制密封环端面的温升。本文用摩擦学原理分析了密封环摩擦的基本原理，阐述了密封环材料选择的基本原则，并介绍了常见材料的物理性能和应用场合。分析了镶嵌式动环的过盈量的选择对密封性能和使用寿命的影响。 在机械密封温度场与应力场耦合分析中，分析了传热和接触问题的特点，建立了密封环的整体模型。根据ANSYS软件解决相关问题的特点，在密封环接触端面建立接触单元，并设置大的传热系数，使产生的摩擦热量优先在接触端面间传递。用热流密度代替摩擦热载荷施加于动、静环接触处，并用循环迭代提高了热流密度的计算精度。同时运用传热学原理分析了密封环的对流换热边界，并应用经典公式计算了相应边界的对流换热系数。同时计算了不同工况下的密封环温度场、应力场的分布和轴向相对变形状况，并分析了影响它们的主要因素。 在机械密封试验研究中，在艉轴可控式机械密封试验装置上测试了不同工况下密封环端面的温度、泄漏量和摩擦转矩，并与理论计算结果进行了分析比较。结果表明，理论计算与试验结果比较吻合，从而验证了温度场与应力场耦合分析所采用的数学模型的是正确的。 在机械密封摩擦特性的研究中，首先分析了密封装置轴向受力状况，以及从摩擦学角度分析了密封环端面可能处于的摩擦状态和摩擦机理，接着应用摩擦系数和密封特性准数来划分摩擦状态，并用试验验证了它们的适用性。 |
| 作者： | 田相玉 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 刘正林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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