螺旋密封的封液能力求解优化与结构设计

发布时间：2017-03-28 13:16

  本文关键词：螺旋密封的封液能力求解优化与结构设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：密封是机电设备中防止设备漏油、漏水、漏气以及外部杂质或灰尘侵入产品内部的装置,是现代动力机械重要的零部件。密封技术对提高机械效率、节能减材、环境保护,以及提高工作安全性、可靠性和延长使用寿命,起着重大作用。据统计,在日常机械设备的使用和维修中,对于旋转机械设备,大约40%～50%工作量用在轴封设计与维修。因此,如何实现对机械设备的密封成为亟待解决的问题。本文提出了一种非接触式动密封—螺旋密封。首先对螺旋密封的结构形式与工作原理作了介绍,螺旋密封是被动密封与主动密封共同作用下的动密封。在螺旋密封工作原理基础上,用理论和仿真综合分析出了密封部位密封介质的流动种类和区域的划分,以及在各自区域内的速度分布和流量大小,运用流量平衡理论建立了实用性较好的新的螺旋密封封液能力公式,并运用MATLAB数学运算工具对其进行了优化,确定了最佳螺旋密封结构参数。最后运用CFD软件对其进行了数值模拟验证,验证了理论公式的实用性。同时,本文对螺旋密封的“气吞”、密封失效以及停车密封等问题作了探讨,在此基础上,对螺旋密封结构进行了设计。结果表明,在压差力作用下,存在沿齿顶隙环形间隙轴向泄漏和沿螺旋槽的泄漏,当螺旋密封结构齿顶宽和齿槽宽比值为1,齿槽深和间隙比为2.61,螺旋升角为15.6。时,密封能力最强。本文提出了一种双螺旋密封,并装有停车密封装置,很好地实现了设备停车或低速运转状态下的密封。
【关键词】：螺旋密封 泵送流量 泄漏流量 流量平衡 封液能力 优化 仿真 双螺旋 停车密封
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 本文研究的目的和意义11-13
• 1.2 国内外现状13-15
• 1.3 课题研究内容15-17
• 第2章 螺旋密封的基本参数与工作原理17-35
• 2.1 螺旋密封基本参数17-19
• 2.1.1 螺旋密封的结构参数17-18
• 2.1.2 螺旋密封结构参数关系18-19
• 2.1.3 螺旋密封的工况参数19
• 2.2 螺旋密封泵送流动(主动密封)19-23
• 2.2.1 螺旋密封泵送方向的确定20-21
• 2.2.2 螺旋密封介质的泵送运动分析21-23
• 2.3 螺旋密封泄漏流动(被动密封)23-31
• 2.3.1 沿程压力损失25-28
• 2.3.2 局部压力损失28-31
• 2.4 螺旋密封的工作原理31-33
• 2.5 本章小结33-35
• 第3章 螺旋密封封液能力求解与结构参数优化35-49
• 3.1 螺旋密封介质的力学性质35-41
• 3.1.1 流体运动的描述方法35-37
• 3.1.2 螺旋密封介质的流动类别37-38
• 3.1.3 螺旋密封介质流动的基本方程38-41
• 3.2 螺旋密封封液能力的求解41-45
• 3.2.1 泵送流量建模41-42
• 3.2.2 泄漏流量建模42-45
• 3.2.3 封液能力公式的建立45
• 3.3 螺旋密封结构的参数优化45-48
• 3.3.1 约束条件取值范围的确定46-47
• 3.3.2 参数的优化47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 螺旋密封封液能力的验证49-75
• 4.1 CFD概述49-52
• 4.1.1 CFD工作原理49
• 4.1.2 CFD工作优势49-50
• 4.1.3 CFD工作流程50-52
• 4.2 螺旋密封流体域模型建立52
• 4.3 螺旋密封流体域网格划分52-54
• 4.3.1 螺旋密封流体域网格类型53
• 4.3.2 螺旋密封流体域网格质量53-54
• 4.4 螺旋密封流体域流场求解54-59
• 4.4.1 粘性模型的输入54
• 4.4.2 螺旋密封介质的选择54-57
• 4.4.3 螺旋密封边界条件的加载57-58
• 4.4.4 求解器的设置58-59
• 4.4.5 螺旋密封流体域的求解59
• 4.5 螺旋密封数值模拟仿真结果59-67
• 4.5.1 泵送流动的模拟60-63
• 4.5.2 泄漏流动的模拟63-66
• 4.5.3 综合作用下的模拟66-67
• 4.6 螺旋密封封液能力数值模拟67-73
• 4.6.1 旋转速度对密封效果的影响68-69
• 4.6.2 动力粘度对密封效果的影响69-70
• 4.6.3 密封长度对密封效果的影响70-71
• 4.6.4 密封间隙对密封效果的影响71-72
• 4.6.5 结构参数对密封效果的影响72-73
• 4.7 本章小结73-75
• 第5章 螺旋密封的结构设计75-85
• 5.1 螺旋密封结构设计原则75-76
• 5.2 双螺旋密封结构的设计76-80
• 5.3 停车密封的设计80-83
• 5.3.1 停车密封装置结构81-82
• 5.3.2 飞锤质量及其开始工作转速的计算82-83
• 5.4 本章小结83-85
• 第6章 结论和展望85-87
• 6.1 结论85
• 6.2 展望85-87
• 参考文献87-91
• 致谢91

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