一种基于反向泵送机制的唇形密封解析模型

旋转轴唇形密封应用广泛,泵送率和摩擦力矩是评价密封性能的主要依据。基于反向泵送机制,提出一种研究唇形密封性能的解析模型。基于静态力学特性有限元仿真和粗糙峰微单元流场分析,结合混合润滑模型计算结果,建立泵送率和摩擦力矩的计算公式,通过台架实验确定公式中的待定常数。采用解析公式计算其他唇形密封泵送率和摩擦力矩,计算结果与实验测量值、数值仿真结果具有很好的一致性。该解析模型计算简单,可以用于唇形密封的工程设计与分析。

带回油线唇形密封的反向泵送机制研究与实验验证

以某种带回油线的唇形密封作为研究对象,通过有限元软件建立油封的仿真计算模型。该模型耦合考虑唇封与轴之间的接触力学分析和润滑油膜的三维流场分析。在计算中,通过调整油膜厚度和唇口轮廓使流体压力与接触压力达到平衡从而实现流固耦合。通过仿真计算得到唇封的接触宽度、径向力和反向泵送率等参数。通过台架实验测得无压差条件下的泄漏量并与理论计算结果进行对比,验证了模型的准确性。基于该模型对无压差和有压差2种工况下的静态接触特性与动态流场进行分析,探讨带回油线唇形密封的工作机制。该理论模型计算效率高,且在较大转速范围内保证了良好的精度,可以应用到其他流体动压油封的开发设计上,具有很好的工程价值。

旋转轴唇密封轴表面微螺旋槽的反向泵送特性

动力回油是提高旋转轴唇密封性能的有效手段。为了研究轴表面微观形貌对反向泵送效应的影响,对轴表面加工微螺旋槽进行数学建模,结合一种典型的油封结构,基于有限元静力分析,建立2维Reynolds方程,通过内外两层循环迭代进行数值求解。结果表明:轴表面微螺旋槽具有反向泵送效应,泵送率随转速的升高而增大。在轴表面加工微螺旋槽结构是实现零泄漏的一个可行思路。该算法可以用于其他油封结构的密封特性研究和轴表面微观形貌对密封性能的影响分析。

不同密封副材料的表面织构设计及其润滑和密封特性

表面织构化是提升机械密封性能的有效途径,合适的密封副材料是保证机械密封长寿命、高可靠性运行的先决条件。为获得基于不同密封副材料的表面织构设计原则,选取硬质合金/碳石墨、硬质合金/碳化硅两类密封副材料,在硬质合金密封环端面加工不同参数的直线型、V型槽表面织构,研究其润滑和密封特性。结果表明,对于硬质合金/碳石墨密封副,在密封端面加工面积率为4%、(θ,β)参数为(-30°, 60°)的V型沟槽织构具有较优的减摩和抑制泄漏效果;对于硬质合金/碳化硅密封副,织构化密封端面能显著降低摩擦因数和启动力矩、促进密封端面热量排散、且不会增加泄漏,面积率为6%直槽型织构效果最优。进一步揭示了织构类型和排布形式对润滑和密封性能的作用机理,为不同工况下密封副端面织构化设计提供了参考。