文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
基于弹性微极流体润滑理论机械密封混合摩擦的研究
姓名:程香平
申请学位级别:硕士
专业:化工过程机械
指导教师:丁雪兴
20071031
摘要在机械密封装置中,除了轻载、高速或高粘工况的机械密封处于全膜流体润滑状态外,实际运转中的机械密封绝大部分是在混合摩擦状态下工作。实际上机械密封的密封端面都是凸凹不平的粗糙表面,而密封面间的液膜都是极薄的,基本上是与表面粗糙度处于同一数量级。自薄膜润滑概念提出以来,对它的研究有了很大的发展,薄膜润滑在表观上体现为膜厚很小,接近润滑分子微粒的尺度,因而与弹性流体润滑相比,它需要考虑微粒的尺度效应。首先本文基于机械密封混合摩擦模型,考虑弹性微极流体效应对机械密封混合摩擦的影响,建立了合理的弹性微极流体点接触的二维数学模型,用有限差分法和镅宰孕斜喑蹋蠼獾憬哟ダ着刀刂品匠蹋竦昧瞬煌⒓ú问铝场的压力分布和油膜厚度图等。但将弹性润滑理论应用于机械密封的研究,再之弹流润滑问题的求解涉及到弹性变形和流体动力润滑之间的多物理量耦合作用的分析,没有现成的商业软件可直接解决这个问题,计算难度相当大,因此对该问题的研究并不多见АR蚨开展对机械密封在弹流润滑微极流场混合摩擦的研究有着重要的实际意义。另外,防漏问题是机械密封的根本,泄漏量的计算显得尤为重要,所以对密封间隙的流场的研究具有现实意义。在考虑弹性微极流体效应下,油膜厚度和摩擦系数均有较大数值,这表明微极流体效应可以增加润滑膜的承载能力和液体的粘度。而泄漏量较小,这表明微极流体润滑的密封性能好,且与工程实际泄漏量相吻合。利用微极流体理论可以很好地预期薄膜润滑的特性,在考虑微极性情况下油膜厚度大于弹流理论预期值。有序分子膜的存在所起的作用相当于增加润滑剂的粘度,因而可以增加润滑膜厚的承载能力。本文给出的结果对机械密封的优化设计和使用具有指导意义。关键词:机械密封;微极流体;混合摩擦;弹性润滑;数值模拟硕士学位论文
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插图索引图机械端面密封结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图两接触体接触图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图接触点截面形状⋯ひ弧阻焊接金属波纹管机械密封基本结构图动环轴向受力状态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图端面摩擦机理的微观模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图流体交换流动理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图迈尔摩擦状态判断法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图光滑表面和理想粗糙表面的接触⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图实际粗糙表面之间的接触⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图直角坐标系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图压力流量因子丸和膜厚参数兰关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图光滑表面与粗糙表面相对滑动时的剪切流量因子⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图中心膜厚与膜厚比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图密封端面受力图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图两板间隙间流体力学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图极坐标与直角坐标转化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图芊饣返募负文P汀图典型的内节点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图复合直接迭代法的计算机流程简图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图计算区域图薄膜润滑的膜厚分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图薄膜润滑的液膜压力分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图密封端面弹性接触的压力分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图不同微极参数下薄膜润滑的液膜压力分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图液膜压力周向分布剖面图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图液膜压力径向分布剖面图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图断蛩俣确植纪肌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯硕士学位论文仃‘
附表索引表机械密封端面摩擦状态和摩擦系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表参数表表参数表弧表三种模型计算数值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯基于弹性微极流体机械密封混合摩擦的研究
作者签名:秭番平日期:卅年版月日期:凋年迷露嗳⒈C芸冢凇!D杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书兰州理工大学日期:勿刁年,抡既本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行