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摘 要

本课题采用流体动压型机械密封装置作为试验机。针对流体动压型机械密封的结构特点设计了试验方案，采用试验研究的方法探究了流体动压型机械密封的操作参数（动环转速、润滑介质粘度、密封介质压力及端面比压）对密封性能参数的影响规律。重点分析了动环转速、润滑介质粘度及密封介质压力对润滑介质泵送量、液膜摩擦扭矩及液膜厚度的影响。

研究发现：润滑介质的粘度和密封介质压力增大会导致润滑介质泵送量减小、摩擦扭矩增大，而转轴转速增大会引起润滑介质泵送量增大、液膜厚度增大、摩擦扭矩减小。

关键词：机械密封 动压效应 密封性能 试验研究

ABSTRACT

This paper uses a hydrodynamic mechanical seal device as a test machine. For hydrodynamic mechanical seal structural design characteristics of the pilot program, using experimental research methods to explore the hydrodynamic mechanical seal operating parameters (ring speed, lubricating viscosity of the medium, the sealing medium pressure and face pressure) seal influence of performance parameters. It analyzed the ring rotating speed, lubricating viscosity of the medium and the sealing medium pressure pumping capacity of the lubricating medium, film and film thickness of the friction torque.

The study found: Viscosity and sealing medium pressure lubricating medium can lead to increased lubrication medium pumping capacity decreases, the friction torque increases and the increase in shaft speed causes the lubrication medium pumping volume increases, the film thickness increases, the friction torque reduction small.

Keywords:Mechanical seal;Dynamic effect ;Seal performance;Experimental research

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 选题依据和课题背景 1

1.2 流体动压型机械密封的发展及现状 1

1.3 本课题要解决或研究的问题 2

1.4 本课题拟采用的研究手段 2

1.5流体动压型机械密封的原理 2

第二章 流体动压型机械密封试验装置的结构 5

2.1 试验装置简介 5

2.2试验装置的基本结构 5

2.3磁流体润滑机械密封试验装置的基本组成 6

2.4 试验装置的主要技术参数 7

第三章 流体动压型机械密封的试验方法 9

3.1 试验装置的工作条件 9

3.2 密封性能参数的测试方法 9

3.2.1 密封腔体内压力和温度的测量 9

3.2.2 泵送量的测量 9

3.2.3 端面摩擦扭矩的测量 10

3.2.4 端面液膜压力的测量 11

3.2.5 密封端面温度的测量 12

3.2.6 液膜厚度的测量 12

3.3操作参数的控制方法 12

3.3.1 润滑介质粘度控制系统 12

3.3.2 端面比压控制系统 13

3.3.3 动环转速控制系统 14

3.3.4 密封腔压力控制系统 14

3.4 试验装置的运转操作 14

3.4.1 试验装置的启动操作 14

3.4.2 装置运行过程中操作参数的调节 15

3.4.3 试验装置的停车操作 15

第四章 流体动压型机械密封的试验研究 17

4.1 实验方案的设计 17

4.2 密封性能试验研究 17

4.2.1 试验条件 17

4.2.2 试验结果 17

第五章 结论与展望 27

5.1 结论 27

5.2 展望 28

参考文献 29

致谢 31

第一章 绪论

1.1 选题依据和课题背景

流体动压型机械密封是机械密封的一种重要形式，它利用密封轴旋转时动环端面的动压槽产生的动压效应，将端面润滑介质吸入动静环端面间，在两环端面间形成一层微米级的润滑流体膜，从而实现动静环的“非接触”。这种机械密封形式不仅能够极大地改善密封端面的摩擦情况，其形成的端面流体膜还能充分润滑和冷却密封端面进行。由于以上优点，流体动压型机械密封被广泛研究^[1-3]。

目前，机械密封这一与现代工业发展息息相关的课题在理论研究方面已经有了很大进展，但是由于机械密封结构使用工况的特殊性，机械密封理论尚未形成完整体系 ^[4-5]。

一些科学家系统研究得出内燃机内能量损失是由于接触面之间的摩擦。这个领域的进展给我们带来了很多经济有效的解决方案, 使机动车能大量生产。但是，汽车制造业在引擎和驱动系统方面还是需要进一步改善以减少由摩擦引起的能量损失。比如，在活塞圆环圆筒系统由于摩擦引起的能量损失在整体引擎所有能量损失中占。这个问题可以通过应用多孔表面解决,例如, 在表面使用激光加工。

1.2 流体动压型机械密封的发展及现状

1995年，第一个在表面加工的实例出现在德国，意在使用准分子激光的磁存储磁盘驱动器的纹理元素来减少摩擦^[7-9]。在这个领域进一步的实验涉及把加工表面应用于塑料。实验表面这能使泵的使用寿命增加169%^[10-12]。

.随着科技进步，流体机械和设备中广泛地用到机械密封中。有调查显示，“在炼油化工装置中90% 以上的机泵使用了机械密封”。由此可见，机械密封在旋转机械的轴封中占据着举足轻重的地位。现代工业对机械密封的基本要求大体可以概括为以下两个方面：

（1）密封性能：密封结构能减少甚至消除密封介质的泄漏。

（2）可靠性：机械密封的使用寿命长、在旋转装置工作时密封结构的稳定性要高且具有一定的抗干扰能力^[13-15]。

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