油封唇口温度及其对工作性能影响的研究

发布时间：2017-04-05 18:07

  本文关键词：油封唇口温度及其对工作性能影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代工业技术的发展，工程机械越来越趋向于高速、重载和大功率，对油封的密封性能要求也越来越高，而大多数油封失效是油封唇口摩擦生热所引起的高温导致的。油封唇口与旋转轴表面接触产生摩擦，消耗的机械能转变成为热能，积聚在接触部位，形成大量摩擦热，造成唇口温度升高，加速了唇口部位的老化、变硬和磨损，影响油封的使用性能和寿命。油封的摩擦散热过程涉及导热和对流，而润滑油与旋转轴对流换热过程方面对油封唇口温度研究相当少。 本文针对径向唇形密封圈，考虑唇口形变和润滑油黏温效应，得到了唇口接触宽度与周向载荷的关系式和与油封唇口温度相关的油膜厚度表达式，进而建立油封唇口温度的二维轴对称数值模型，通过理论分析与数值模拟得到了油封油侧唇角、旋转轴轴径、转速和油封周向载荷对油封唇口温度分布、最高温度的影响，以及唇口温度变化对油封工作性能的影响。结果表明，油封唇口附近温度梯度较大，油封与旋转轴之间产生的摩擦热主要通过旋转轴和润滑油散失。油封唇口摩擦面上的油侧温度较空气侧高，同时唇口摩擦面上最高温度点倾向于油侧。随油侧唇角在45°~60°内逐渐增加，唇口单位面积摩擦生热量略微增加，变化幅度较小；而随油侧唇角增加，唇口最高温度几乎不变。油封唇口最高温度随转速增加而增加，随周向载荷增加而增加，且均近似线性关系。随轴径增加，唇口最高温度逐渐增加，唇口最高温度变化梯度也逐渐增加。转速对油封唇口与旋转轴之间的摩擦系数、油膜厚度和摩擦扭矩的影响较小。随周向载荷增加，摩擦系数减小，摩擦扭矩逐渐增加。随轴径增加，摩擦扭矩逐渐增大，摩擦扭矩变化梯度也会增大。唇口温度的增加使得润滑油黏度降低，导致油膜厚度减小。当以临界膜厚判定润滑失效时，可得出油封设计所需周向载荷等参数的取值范围。
【关键词】：径向唇形密封圈 唇口温度 润滑失效 工作性能
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符号表8-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 径向唇形密封圈的介绍9-12
• 1.1.1 径向唇形密封圈的简介9
• 1.1.2 径向唇形密封圈的分类9-10
• 1.1.3 径向唇形密封圈的结构参数10-12
• 1.1.4 径向唇形密封圈的密封材料12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 国外研究现状12-17
• 1.2.2 国内研究现状17-19
• 1.3 课题研究背景及意义19-20
• 1.4 课题研究内容20-21
• 2 油膜厚度与唇口温度相关性理论分析21-29
• 2.1 唇口接触宽度与周向载荷的应变关系推导21-24
• 2.2 与油封唇口温度相关的油膜厚度表达式24-29
• 2.2.1 密封间隙内的压力梯度和速度分布24-26
• 2.2.2 密封间隙内的二维流动26-27
• 2.2.3 考虑唇口温度的油膜厚度表达式推导27-29
• 3 油封唇口温度数值模型的建立29-38
• 3.1 流体力学计算方法29-30
• 3.2 模型的建立30-36
• 3.2.1 几何模型30-31
• 3.2.2 生热模型31-32
• 3.2.3 控制方程32-33
• 3.2.4 湍流模型33-34
• 3.2.5 网格划分34-36
• 3.3 计算工况设置36-37
• 3.3.1 求解器设置36
• 3.3.2 材料物性参数36
• 3.3.3 边界条件36-37
• 3.4 网格无关性分析37-38
• 4 油封唇口温度模拟的结果与分析38-53
• 4.1 计算区域温度分布38-41
• 4.2 唇口摩擦面上的温度分布41-43
• 4.3 重要参数对油封唇口温度的影响43-47
• 4.3.1 油侧唇角对油封唇口温度的影响43-44
• 4.3.2 转速和周向载荷对油封唇口温度的影响44-46
• 4.3.3 轴径对油封唇口温度的影响46-47
• 4.4 唇口温度变化对油封工作性能的影响47-51
• 4.4.1 唇口温度对摩擦系数的影响47-48
• 4.4.2 唇口温度对油膜厚度的影响48-50
• 4.4.3 唇口温度对摩擦扭矩的影响50-51
• 4.5 小结51-53
• 5 结论与展望53-55
• 5.1 全文总结53
• 5.2 工作展望53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-60
• 附录60
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录60

【参考文献】

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本文编号：287452