外驱动式中间旋转环机械密封设计与研究

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1、分类号密级ＵＤＣ硕ｚｔ学位论文、—外驱动式中间旋转环祝械密封设计与研究？＂作者姓名：遷金垒：．．吉巧如．．’：视械工程学科、专业＇－；学号：２１２０１２Ｑ８５２０１ＱＱ４Ｊ’指导教师：王和顺张车宁＇＾ｔｉｓ完成日期：２０１５年５月ｍ＾：■＾斬Ｖ＇．．＇—４ｔ至番Ｗ红翻西华大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所星交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用内容和致谢的她方外，本论文不包含其他个人

2、或集体邑经发表的研究成果，化不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承捏相关法律责任。学位论文作者签名＂：指导教师签名＾＃５＇日期，：日期：ｃ＾。‘／仁么１＞＾西华大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西华大学，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，西＾华大学可！乂将本论文的全

3、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）学位论文作者签名：指导教师签名日期：日期：＊＝＾。＇＾ClassifiedIndex:UDC:XihuaUniversityMasterDegreeDissertationDesignandResearchofMechanicalSealwithExternalDrivingMiddleRotatingRingCandidate:ZhaiJinleiMajor:MechanicalEngineering

4、StudentID:212012085201004Supervisor:Prof.WangHeshunSnEngr.ZhangCheningMay,2015西华大学硕士学位论文摘要随着工业的发展，机械密封得到广泛应用，然而泵、反应釜和压缩机等轴端机械密封在高速、高温和高压状态下的过热、泄漏超标、摩擦磨损加剧，以及低速状态下非接触式密封端面开启力不足等问题是目前面临的主要难题。针对上述问题，本文结合TRIZ理论设计外驱动式中间旋转环密封，然后通过理论计算和试验对其进行研究，具体内容如下：（1）机械密封基本原理、结构介绍。重点分析了螺旋槽机械密封

5、的基本结构及性能参数，并根据纳维—斯托克斯(N-S)方程推导了求解端面流体膜刚度、泄漏量等性能参数的数学模型。（2）应用TRIZ理论，对机械密封结构进行创新设计。首先进行问题分析，确定以密封面相对转速为待改善参数，然后根据TRIZ矛盾矩阵表和解决方案模型，尝试找到解决问题的方法，提出间接改变主轴动环与静环相对转速的方法，即采用新的外驱动源驱动中间旋转环，摆脱主轴转速的限制。最后对带传动的中间旋转环机械密封进行了设计。（3）基于Matlab求解数学模型，并对计算结果进行分析。结果表明：外驱动式中间旋转环机械密封与普通非接触式机械密封相比具有较大

6、的泄漏量和摩擦扭矩，但是其刚度和开启力优于普通非接触式机械密封。（4）中间旋转环机械密封实验研究。在密封泄漏量试验台架上，调整外压、中间旋转环转速和试验台主电机转速，进行了中间旋转环机械密封泄漏量试验。试验结果和计算结果对比分析表明：虽然试验泄漏量大于理论计算泄漏量，但是在允许的范围内，因此验证了外驱动式中间旋转环机械密封性能的可行性。本文将机械密封基本理论与TRIZ理论相结合，所提出的中间旋转环机械密封，在泄漏量不超标的情况下，实现密封面相对转速的可调可控，使密封完全脱离对被密封主轴转速的依赖，可显著提升密封运行稳定性，具有较高的实用价值。

7、关键词：密封；机械密封；中间旋转环机械密封；密封性能参数；Matlab；试验分析;I外驱动式中间旋转环机械密封设计与研究AbstractWiththerapiddevelopmentofindustry,contactingandnon-contactingmechanicalsealsarewidelyusedindifferentfields.Whenathighspeed,hightemperatureandhighpressure,mechanicalsealofpumps,compressorsandreactorshavemany

8、problems,suchasoverheating,excessiveleakage,exacerbatedfrictionandwear,etc.Whileat