动密封部件表面织构及其特性研究

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1、中图分类号：TH117论文编号：102870515-S168学科分类号：0802Z1硕士学位论文动密封部件表面织构及其特性研究研究生姓名张晓浩学科、专业微机电系统及微细制造研究方向微纳米摩擦学指导教师王晓雷教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年一月中图分类号：TH117论文编号：102870515-S168学科分类号：0802Z1硕士学位论文动密封部件表面织构及其特性研究（国家自然科学基金No.U1134003和No.51175246资助）研究生姓名张晓浩学科、专业微机电系统及微细制造研究方向微纳米摩擦学指导教师王晓雷教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年一月Na

2、njingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonFrictionPropertiesofSurfaceTextureofDynamicSealComponents(SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationNo.U1134003andNo.51175246)AThesisinMicroElectroMechanicalSystemsandMicroManufac

3、turingbyZhangXiaohaoAdvisedbyProf.WangXiaoleiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索

4、，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：____________日期：____________南京航空航天大学硕士学位论文摘要动密封是用于机械设备中相对运动零部件之间的密封，其作用是防止液体、固体颗粒以及气体从两个相互贴近的结合面间泄漏。动密封部件按旋转运动和往复运动可以分为旋转式密封和往复式密封，而机械密封和压缩机内部的滑片分别是这两种密封类型中比较常见的部件。动密封部件常常因为过度磨损导致其失效，因此国内外许多研究学者为改善其摩擦学性能，从动密封部件材料、涂层等方面进行了深入研究。而表面织构技术作为一种改善摩擦学

5、性能的有效手段，在摩擦学领域内得到了广泛的应用。本文主要从理论方面对机械密封和压缩机滑片的表面织构进行了研究。为了研究机械密封表面织构的密封性能，采用商用流体软件FLUENT对表面织构进行了流场分析，这里主要对微凹槽织构进行研究，分析了凹槽深度比、宽度比、长度比以及倾斜角对密封性能的影响。结果表明，当凹槽深度比在0.75左右或凹槽宽度比为0.8时，均可使开启力和液膜刚度都达到最大；在相同宽度比下，凹槽宽度越大，机械密封性能越好；斜槽比径向直线槽在密封性能上有很大的优势，端面开启力和液膜刚度都要比直线槽高出许多，而在泄漏率方面，斜槽还存在回吸作用，不会有泄漏的存在；当倾斜角为60°

6、，凹槽长度比在0.6-0.8时，机械密封性能最佳。压缩机滑片表面织构主要以微凹坑织构作为研究对象，通过Matlab编程来实现往复运动过程。整个润滑模型基于雷诺方程来建立，使用有限差分法对雷诺方程进行离散化，并用多重网格法加速代数方程组的求解计算，从凹坑深度、面积率、半径还有曲柄转速这几个方面进行分析，分析结果表明，最佳凹坑深度值与膜厚有一定的关系；当凹坑面积率为0.05时，平均油膜厚度达到最大值，且膜厚曲线的振幅最小，但面积率对平均膜厚的影响程度在所有织构参数中是最小的；凹坑半径和曲柄转速的增大都会使平均膜厚增大，有所区别的是凹坑半径的增大会降低膜厚曲线的振幅，但是曲柄转速的增加

7、不会使膜厚曲线振幅有明显变化。关键词：动密封，机械密封，压缩机滑片，摩擦，表面织构，流体动压I动密封部件表面织构及其特性研究ABSTRACTDynamicsealsareapplytomachinepartswhichhaverelativemotions.Thesecomponentscanpreventtheleakoffluid,gasandparticlesfromcouplessurfacegap.Dynamicsealcomponentscanbeclassified