表面微凹槽对机械密封性能的影响

2015-10-16 张晓浩 南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室

  所采用FLUENT軟件具体分析微带槽格局对机械装备密封胶垫耐磨性的决定,研究带槽淬硬层比(带槽淬硬层与油膜薄厚参考值) 、带槽大小比(微带槽大小与内环圆弧的蹭蹭蹭蹭长宽高参考值) 和带槽长宽高比(微带槽长宽高与圆盘大小参考值) 对切换力、液膜承载能力、漏粪率的决定。没想到表述:带槽淬硬层比、带槽大小比均存有两个最合适的值使切换力和液膜承载能力符合最大程度值,打槽淬硬层与油膜薄厚都有频繁的社会关系;在带槽大小比固定时,带槽大小越大,切换力和液膜承载能力也越大,而漏粪率关键提高相同,这表述直径级大小带槽比μm级带槽具备着更加好的密封胶垫耐磨性;带槽长宽高比越大,切换力和液膜承载能力也越大,只不过漏粪率也会与时不断增强。

  随着现代工业的快速发展,人们对机械密封性能提出了更高的要求。机械密封从1885 年出现至今,其ps v 值从1930 年的3.1 MPa·m/s 到现阶段的5 700MPa·m/s,所应用的工况越来越苛刻,这势必会加剧机械密封磨损,降低其使用寿命和可靠性。而表面织构作为一种改善机械零部件摩擦学性能的有效手段,已在许多领域得到充分应用。表面织构其中一个比较重要的作用是提高表面承载力,改善润滑条件。即每个微结构都可以认为是一个微小的流体动压轴承,在相对运动过程中产生额外的流体动压力,使摩擦副之间形成一层很薄的流体润滑膜,让两表面由接触状态转变为非接触,而这对降低机械密封摩擦、磨损来说有很重要的意义。另一方面表面织构还可以起到存储磨屑和润滑油的作用。

  外观织构最主要的有微凹坑和微凹形槽2 种框架特征。在微凹坑框架特征方位,Etsion 和Burstein在1996 年说出了激光器代激光加工生产多孔铣面机密封圈耐磨性,并做出概念和测试报告探析,教学过程研讨了工作内容耐磨性因素和纳米纤维框架特征耐磨性因素对密封圈耐磨性耐磨性的关系;刘一静等在气缸裙部代激光加工生产凹坑阵列,具备了调低出现振动和磨坏的反应,且低些减摩率增进了37.8%;于海武等设立了微凹坑织构的气固两相流动压润滑油模式化,借助调优凹坑排布成分,进十步增进了承载能力力。在微凹形槽框架特征方位,里常見的是燃气轮机缸套里孔外观的45°珩磨网纹框架特征;Blatter等在蓝黄宝石圆片外观代激光加工生产微凹形槽框架特征或用销盘出现振动做测试的时候机对其进行做测试的时候,做测试的时候表达微凹形槽能减掉出现振动并提高利用质保期;Yuan等在硼铜铸铁质上代激光加工生产出微凹形槽阵列,借助测试报告探析事实证明适合的微凹形槽耐磨性因素能具备减摩反应。

  目前,在很多非接触机械密封上也会有凹槽结构。胡丹梅和顺宗祥用有限差分法对直线槽端面气体密封间隙内的气体进行了运动分析,对直线槽参数进行了优化;王和顺等对径向直线槽干气密封端面流场进行了分析,得出合适的端面结构能形成足够的开启力,且有密封坝结构径向直线槽其密封性能更好的结论; 韩萍和郝木明对径向直线槽密封进行了三维数值分析,计算结果表明该结构具有良好的动压效应,内外径压差对气模压力影响显著。

  日前,厂家封闭上带槽寸尺很多是公厘级,就纳米级带槽形式的探析方案不多,对带槽封闭效果的认为急待进第一步深入学习。从而,从文中著者以纳米规格尺寸的带槽为探析方案文本,框选的不大带槽横向为100 多μm,利用FLUENT 气固两相流介绍游戏对厂家封闭单单从表面微带槽的效果来计算结果介绍,探析方案带槽的深度比、横向比和粗度校验厂家封闭效果的后果。   1、理论上模型工具   1. 1、平面图形模特   图1 为物理密封性能胶表面上微凹坑的图形构造简图,将密封性能胶横截来划分为N个沿周向生长期性占比的扇形区域环境,图1(a) 如下为物理密封性能胶磨蹭副的断面提醒图,磨蹭副由动环和静环产生,微凹坑织构生产制作在静环上,hp为微凹坑深度.,c 为油膜壁厚。图1( b) 是单体生长期性微凹坑的水平线提醒图,图例w0为微凹坑大小,w 为内环圆弧的虚线长短,l0为微凹坑长短,l 为圆形大小。

机械密封表面微凹槽示意图

图1 机器密封胶漆层微凹型提示图   1.2、计算的沙盘模型猜测与前处里   应用FLUENT 系统对面微的结构模式化开始分享折算,该系统的模以是为介质干劲学;Navier-Stokes方程式式式(N-S 方程式式式) 和连续不断方程式式式深入开展的。选用:   (1)无视质量力的做用;   (2) 进行加脂处理剂在对话框上无拖拽,即滑动摩擦副表层的进行加脂处理剂走动线效率与表层线流速重复;   (3) 磨蹭副两外壁不使用,此中的存在湿润油膜且湿润油膜板厚为c在两外壁间时时处处一一对应;   (4) 防锈液剂为牛顿气体且必须压缩的,运动粘度和黏度为常量;   (5) 在延着湿润膜宽度导向不算工作压力的变化;   (6) 基本操作大环境为恒温器且外流为层流和定常外流。   在佳感觉下,抽真空系统性有机溶剂会在两抽真空系统性外圆间建成那层极薄的水射流动压膜,使两外圆不随时学习,取此水射流膜为计算方式男朋友,其组成部分为环状且沿周向竖直数据分布。其前加工处理其主要包扩两个部分:水射流域二维模式化建设和网格界定。二维模式化由Pro/E系统软件建设,并用参数表化3D建模情况报告,洋洋节约了开启二维模式化的时长。模式化开启完全后,将其导进到ICEM 中要 网格界定,会因为水射流膜它的厚度与水射流径向和周向尺寸大小相差太大3 ~4 数量重量级,平常的四周围体网格是无法做到产品品质符合要求。往往,真空系统枝术网(//crazyaunt.cn/)会认为要 ICEM 中代表性的块性能要 网格界定,一方面开启块并对块要 合理的界定,再将其与二维模式化要 锁定,接着要 对块上不相同的边使用分支数,结果要合成产品品质好些的六面体组成部分化网格。

2、结论

  (1) 凹糟长度hp普遍存在较优好值,且该值与油膜高度有紧密的链接,在本段研究分析情况下当凹糟长度与油膜高度的测值Hp = 0.75 左古,更易进入力和液膜刚度系数都做到上限。   (2) 凹型的净宽w0与扇形内圆弧平行线尺寸w 产生最优参考值W= 0.8,使开放力Fopen和液膜弯曲刚度比Kz到极限值;在一样的W 值下,凹型净宽w0越大,开放力和液膜弯曲刚度比值也越高,流出率主要做到不便,这反映毫米(mm)级净宽凹型比廊坊可耐电器有限公司级凹型存在好的封闭功能; W 的加大,流出率Q 会呈单调无趣递加。   (3) 由于凹型厚度比L 的提升,关掉力Fopen和液膜钢度Kz一同变大,且是成比例的的关系,虽然用户名率Q也随后提升,往往在选择主要参数需要来全方位的考察。