激光加工的T型槽端面密封摩擦学特性实验研究开题报告

 2021-08-08 10:55:18

1. 研究目的与意义

在日常生活和工程实际中,泄漏现象屡见不鲜。特别在石油化工企业中,处理的大多是易燃、易爆、有腐蚀性及有毒的介质,而且工作压力和温度较高,一旦泄漏,不仅污染环境,危害人体健康,而且往往会导致火灾、爆炸等重大事故。因此需要密封性能良好,泄漏量小,理论泄漏量甚至可以达到零,运行寿命长,特别适合高参数(高速、高温、高压)设备的密封来解决这一问题。机械密封便具有以上优点,而且随着机械制造工业的快速发展,它的使用范围也越来越广。

由于目前的研究主要是针对于螺旋槽型,它是用于单转向的,遇到与其相反的装置就不能用,而T型槽可用于两个方向,因此以T型槽为研究对象在密封技术研究领域是很有必要的。T型槽动压密封属于双向旋转密封,由于不受旋转方向的限制,使其应用范围大大增加,而且也避免了由于开车启动引起的人为错误造成的反向旋转而造成的密封损坏、失效。为了了解其性能,更好地使用T型槽密封,进行摩擦学特性试验研究不仅是必要的,而且也是迫切的。

2. 国内外研究现状分析

国外早在1925年,Gumbel首先提出螺旋槽轴承概念。对密封端面开深槽的研究始于1961年,Mayer首先对端面具有径向槽的机械密封进行了研究,发现这种机械密封的磨损量摩擦功率非常小。为了克服液体循环不足和槽边缘冷却不足的缺点,Mayer在1969年进一步提出了端面开设螺旋槽的机械密封,使得动压密封的操作更为稳定和完善。20世纪80年代中期,国外螺旋槽密封技术已基本成熟。到1983年,I.Etsion发明了圆叶槽机械密封,明确提出了零泄漏非接触机械密封的概念。1994年,Tournerie等利用有限元法,计算出了螺旋槽密封端面的压力分布情况。直到1997年,Persont等用数值方法研究了该类机械密封的稳态动力学特性,使密封更加趋于稳定。

随着机械密封技术产品的发展和广泛应用,国内有关研究机构也相继对其进行了研究。1986年关雅险、李松虎对圆弧槽机械密封进行了部分实验。从1990年开始,王美华选用了三角形单元网格的有限元法计算了人字型槽机械密封端面间的压力场,随后还发表了其热变形及力变形的计算结果。1998年赵惠清在不考虑温度的情况下对圆弧深槽机械密封进行了压力场方面的研究。1999年,宋鹏云用有限差分法对气体润滑和液体润滑非接触式机械密封(直线槽)都进行了数值计算,并对槽形、槽数、槽深等对密封端面流场的影响进行了分析。目前,螺旋槽密封的研究已经发展到了相当高的水平,并且正超着高参数、高性能的更高水平发展。然而对以T型槽等其他槽型密封为研究对象的文献还非常少。但是T型槽密封除了能同螺旋槽密封一样能产生较好的流体动压效应外,还可以双向旋转,由于不受旋转方向的限制,避免了由于反向旋转造成的密封失效问题,因而T型槽密封的应用前景非常好。纵观在国内该技术的研究和应用的发展前景,T型槽研究对象的摩擦磨损实验是很有必要的。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容:

(1) 结合国内外相关资料介绍机械密封的结构和流体动压密封的工作原理。

(2) 完成t型槽端面密封摩擦磨损特性试验的方案设计,试件的设计与制作,实验的完成以及实验结果的记录与处理。

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4. 研究创新点

T型槽动压密封属于双向旋转密封,不受旋转方向的限制,不仅使其应用范围大大增加,而且也避免了由于开车启动引起的人为错误造成的反向旋转而造成的密封损坏、失效。

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