基于Fluent的迷宫密封充、抽气系统仿真与分析.pdf

《基于Fluent的迷宫密封充、抽气系统仿真与分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2013年8月机床与液压Aug．2013第41卷第16期MACHINETO0L＆HYDRAULICSVo1．41No．16DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．16．034基于Fluent的迷宫密封充、抽气系统仿真与分析张宏林(西安思源学院，陕西西安710038)摘要：应用Fluent软件，对充、抽气系统的直通式和阶梯式迷宫密封的流场进行了两相流瞬态仿真，并在该流场处于稳定状态时，分析了其压力、速度和相图，证实了该非接触动力密封系统可在最小摩擦损耗的同时，有效地起到密封作用，为超高速电主轴滑动轴承的密封设计提供

2、了新的思路。关键词：迷宫密封；高速电主轴；水润滑；充、抽气系统中图分类号：TH133．31文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)16—113—4SimulationandAnalysisforAirFilling／ExtractionSystemofLabyrinthSealingBasedonFluentZHANGHonglin(Xi’anSiyuanUniversity，Xi’anShaanxi710038，China)Abstract：Fluentsoftwarewasusedtomaketwophaseflowtra

3、nsientsimulationforthestraightlabyrinthsealandstagedlabyrinthsealofairfilling／extractionsystem．Whentheflowfieldwasinastablecondition，itspressure，velocity，andphasediagramwereana—lyzed．Itisverifiedthatthenon—contactpowersealingsystemhaseffectivesealingfunctionwithminimumfric

4、tionloss．Itprovidesnewideasforslidingbearingsealdesignofhigh—speedelectricspindle．Keywords：Labyrinthseal；High—speedelectricspindle；Waterlubrication；Airfilling／extractionsystem水的黏度只有油液黏度的1／100～1／20，用于超(便于加工，保证其同轴度)，使用青铜材料。其中高速转子的润滑可有效地减少油液内摩擦所产生的热图1左端密封为直通式迷宫密封，右端则考虑主轴的量，可考

5、虑作为超高速电主轴动静压滑动轴承的润滑抗弯强度，设计了一个阶梯，属于阶梯式迷宫密封。剂和冷却剂。但正因为水具有相对较低的黏度，滑动作者对两种迷宫密封设计方案进行仿真，考察其密封轴承两侧的泄漏量也会更大一些。的可靠性。迷宫密封属非接触式密封，用于滑动轴承两侧的另一方面，采用一体化设计也是因为迷宫密封中密封，可最大限度地减少超高速旋转的转子在密封时流体膜(气膜或水膜)与动压滑动轴承的油膜类似，的摩擦损耗与发热。但迷宫密封不可避免地会存在泄动力特性中的交叉刚度是促使转子做非同步低频涡动漏，为了防止水泄漏至电机造成电主轴的烧毁，作者的激振力来源⋯，

6、而动特性中的直接阻尼又可以生成设计的高速电主轴的充、抽气系统迷宫密封借鉴了航对这种低频涡动的抑制力。因此这种一体化设计也有空发动机的密封思路，为迷宫密封设计了充、抽气系改变水润滑滑动轴承涡动频率、提高临界转速的作统，如图1所示，目的是为了使用非接触密封但完全用，而迷宫密封内水、气流场的分布则直接影响了该杜绝水的内泄及外漏。电主轴所能达到的最高转速，从这个角度讲也有必要对其进行流场分析。1仿真模型的建立电该电主轴设计以5×10r／min的速度旋转，这种超高速转动无疑会对迷宫密封内流体的流动产生极大图1电主轴滑动轴承及其密封系统示意图的影响，但

7、当转子与密封保持同心状态时，流动参数水属于腐蚀性介质，特别是电机通电的情况下，仅沿流线方向和径向不同，而在圆周方向是相同的，一般钢类金属更易发生电化学腐蚀。因此文中电主轴因此可以利用二维轴对称CFD模型来求解。由1907采用不锈钢材料，滑动轴承及其密封采用一体化设计年Becker的实验研究发现，转速对密封，泄漏流量收稿日期：2012—08—30作者简介：张宏林(1972一)，男，硕士，工程师，主要从事数控机床的教学与科研工作。E—mail：elihui677543@si—·114·机床与液压第41卷的影响不大；Steven等的研究显示，密封

8、效果的好式中：P为流体密度；U为流体速度矢量；通用变量坏主要依赖于密封间隙的节流作用和齿间空腔的流动代表速度“、和k、s等求解变量；为广义扩散形式。因此对密封流动的二维近似是合理