高压液体润滑机械密封典型端面深槽对比研究

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1、全日制专业型硕士学位论文论文题目：高压液体润滑机械密封典型端面深槽对比研究作者姓名王永乐指导教师李鲲研究员、沈明学讲师学科专业动力工程所在学院机械工程学院提交日期2015年11月浙江工业大学硕士学位论文高压液体润滑机械密封典型端面深槽对比研究作者姓名：王永乐指导教师：李鲲研究员、沈明学讲师浙江工业大学机械工程学院2015年11月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterComparativeStudyofHighP

2、ressureLiquidLubricantMechanicalFaceSealWithTypicalDeepGroovesCandidate:WANGYongleAdvisor:LIKun,SHENMingxueCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyNov.2015浙江工业大学硕士学位论文高压液体润滑机械密封典型端面深槽对比研究摘要机械密封是广泛应用于流体机械和动力机械轴端密封的关键零部件。传统的接触式机械密封在高参数条件下容易出现磨

3、损严重，使用寿命短等问题，而端面开有毫米级深槽的流体动压式机械密封可以有效改善端面的润滑状况，提高端面液膜的动压效应，因而广泛应用于核主泵以及锅炉给水泵等高参数工况的流体设备轴端密封。在实际工程应用中，每种槽型并不是对所有工况条件都是最佳的，不同的型槽以及参数对于不同的工况都有各自的特点。为此本文针对不同槽型以及参数对密封性能的影响以理论与试验相结合的方法展开对比研究。基于流体动压润滑理论，利用MATLAB软件通过有限体积法求解端面液膜压力分布的雷诺方程。通过建立三维实体模型，利用有限元软件施加相应的边界条件和载荷，

4、将所求的膜压施加到密封端面上，进一步耦合迭代达到稳定状态，最终求解出液膜厚度及相关密封性能参数。研究发现，在力变形的影响下，密封端面形成收敛锥度和周向的波度，随着介质压力的提高，摩擦系数逐渐降低、变化趋势变缓。随着转速的升高，液膜厚度、摩擦系数和液膜刚度略微增大，但泄漏量也随之增大；端面在高压工况下呈现收敛变形。在对槽型进行优化的基础上，设计出几种不同槽型以及参数的深槽机械密封，利用已有的高压清水密封试验台，对这几种端面开有典型深槽的机械密封在不同工况下运行进行性能比较试验研究。试验表明，三种深槽的性能变化趋势一致，

5、随着介质压力的增大总体摩擦性能提高，验证了深槽机械密封适合于高压工况的理论。圆弧槽的摩擦系数最小，但其泄漏量相对较大。同一种槽型，槽区面积越大对应的泄漏量也越大，深槽的槽型对泄漏量的影响也较大。试验发现在1MPa、2900r/min工况下，均出现泄漏量急剧增大的情况，试验对此进行了改进。本文的研究内容，可以为深槽机械密封的实际工程应用提供较可靠依据。关键词：流体动压，机械密封，对比研究，密封性能，试验研究I浙江工业大学硕士学位论文COMPARATIVESTUDYOFHIGHPRESSURELIQUIDLUBRICAN

6、TMECHANICALFACESEALWITHTYPICALDEEPGROOVESABSTRACTMechanicalsealisakeypartwhichiswidelyusedinfluidmachineryandpowermachineryshaft-endseal.Undertheconditionofhighparameter,thetraditionalcontactingmechanicalsealiseasytocausetheproblems,suchasseriousabrasionofsealf

7、acesandshortservicelife,butthehydrodynamicmechanicalsealwithmillimetre-sizeddeepgroovescanimprovethelubricationconditionsandachievedesirablelubricationeffect.Soitiswidelyusedinhighparameterfluidequipmentshaft-endseal,suchasnuclearmainpumpsandboilerfeedwaterpump

8、s.Intheengineeringapplications,differentkindsorparametersofgrooveshavetheirowncharacteristicsandisnotinthebestperformanceforalltheworkingconditions.Sothepaperisaimedatstudyi