机械密封副密封动态特性研究

《机械密封副密封动态特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、机械密封副密封动态特性研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：机械工程系学科：机械工程研究生：李坤指导老师：贾晓红副教授二○一五年六月ResearchonDynamicBehaviorofSecondarySealofMechanicalSealThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinMechanicalEngineeringbyLiKunThesisSuperv

2、isor：AssociateProfessorJiaXiaohongJune,2015摘要摘要非接触式机械密封广泛应用于各种流体机械中，是保障主机安全性、工作性能和可靠性的重要基础件。安装于机械密封补偿环上的副密封，对机械密封性能有着至关重要的影响，尤其是副密封的动态性能对密封端面的追随性起着决定性作用。因此，研究副密封的动态特性对提高机械密封性能和工作可靠性具有重要的理论意义和实用价值。本文针对弹簧蓄能密封圈形式的副密封，通过仿真和实验相结合的方式，研究副密封的动态特性。研制了副密封动态特性测试实验台。可以测量不同介质压力下副密

3、封的极限位移和最大静摩擦力；同时能够测量在不同的往复运动幅值、频率下，副密封微动时的刚度和阻尼系数。在三维螺旋蓄能弹簧的力学特性数值实验基础上，建立了二维轴对称结构的变截面弹簧等效模型，进而建立了含弹簧蓄能密封圈的密封系统轴对称有限元模型。仿真计算了密封接触特性和结构强度，通过对比部分仿真结果和已有实验数据，验证了模型的正确性。建立了微位移下副密封的极限位移和最大静摩擦力理论模型，定量研究了副密封从预滑动到滑动过程的微动摩擦特性，实现了不同介质压力下的极限位移和最大静摩擦力的预测。同时通过实验实测了副密封的极限位移和最大静摩擦力，

4、与仿真结果比对，验证了理论研究的正确性。将该模型应用到机械密封的开启和闭合阶段，研究了摩擦力和轴向位移的关系曲线。实验研究了副密封刚度和阻尼在不同介质压力、不同频率下的变化规律，为机械密封中副密封的动力学模型提供了参考数据。基于以上结果，探讨了副密封的材料、几何结构以及装配参数对极限位移和最大静摩擦以及密封特性的影响规律。关键字：机械密封；副密封；弹簧蓄能密封圈；极限位移和最大静摩擦力；刚度和阻尼；IAbstractAbstractNon-contactingmechanicalsealsarebeingwidelyusedinm

5、anydifferentkindsoffluidmachines,andtheyarekeyelementsduetotheirimpactsonthesafety,working-performanceandliabilityofthemainmachines.Mountedinthefloatingringofmechanicalseal,secondarysealmakesacrucialroleinthefloatingring’strackingability,whichlinkstosealingcharacteris

6、ticofmechanicalsealdirectly.Consequently,acomprehensiveresearchonsecondarydynamicbehaviorisoftheoreticalandpracticalvalueintheaspectofimprovingsealingperformanceandliabilityofmechanicalseal.Inthispaper,spring-energizedsealring,withitscoatmadeofPTFE,ischosetobetheresea

7、rchsubjectanditsdynamicbehaviorsarewellstudiedwiththehelpofanalyticalandexperimentalmethod.Atestrigisinventedfortheexperimentalstudyonthedynamicbehavior.Itcanmeasurethesecondaryseal’sbreakawaydistanceandthemaximumfrictionwhensecondarysealissubjecttoone-wayrectilinearm

8、otionundervariablemediumpressures.Andsecondaryseal’sstiffnessanddampingparameter,whenitisforcedtoconductthereciprocatingmoti