气液混输条件下,密封腔内的含气率较高将会使得密封液膜中有气体进入,从而导致密封环出现“失稳”现象。为探讨含气介质对机械密封性能的影响,通过建立端面螺旋槽型液膜模型,基于Mixture多相流模型,对端面液膜中气液两相分布及机械密封密封性能进行研究。结果表明:液膜内气相体积分数随气泡直径的减小而增大;不同入口含气率下密封端面两相分布规律相近,含气率较高的位置出现在槽根半径处;随着含气率、转速、压差的升高,槽根处的压力随之升高,从而影响密封性能;在相同含气率、转速及压差下,随膜厚的增加,泄漏量增大,开启力减小,且较小的膜厚对工况参数的改变更为敏感,槽深与膜厚的相关性较强,优化机械密封结构时需综合考虑两者的影响。

针对双浮动密封橡胶O形圈接触过程应力的变化,建立双浮动密封二维轴对称非线性接触模型;利用有限元方法对O形圈进行应力计算,分析O形圈在不同压缩率、不同浮封座和浮动环的斜面角度及不同摩擦因数下的应力变化情况。结果表明:橡胶O形圈各应力最大值随压缩率的增加呈线性增大,O形圈内高应力分布区域随压缩率的增加而增大,并由接触部位附近向其中间位置扩散;摩擦因数对O形圈各应力影响很小,而浮封座和浮动环的斜面角度对O形圈等效应力和接触压力影响较大;随着浮封座斜面角的增加,等效应力总体趋于减小,接触压力先减小后缓慢增加,而剪切应力整体变化较小;随着浮动环斜面角的增加,等效应力、接触压力呈递增趋势,剪切应力曲线上下波动,但整体变化不明显。确定双浮动密封浮封座和浮动环斜面角度最优值,为双浮动密封结构设计提供了指导...

针对多相介质泵用机械密封运行特点,为避免介质含气量大范围波动而影响密封端面润滑膜的稳定性,开展高压双端面机械密封结构和端面槽型设计,通过变形校核证明结构设计合理。建立密封端面深槽流体润滑模型,采用数值计算方法进行求解,分析不同开槽面积比的圆弧型槽的端面泄漏量、开启力等主要密封性能随工况参数的变化规律。结果表明:高压状态下,密封端面开深槽能有效改善端面润滑状态;端面泄漏量和开启力随着开槽面积比的增大而变大,同时压力越大,端面泄漏量和开启力也越大,但转速对端面泄漏量和开启力的影响不大。对设计的密封进行台架性能试验验证,获得的密封端面泄漏量变化规律与数值计算结果趋势保持一致。

基于已设计的变工况机械密封为研究对象,建立机械密封二维轴对称模型,采用有限元的方法对变工况下接触式机械密封的动环、静止环进行热力耦合计算,分析密封环端面温度以及密封环端面轴向变形随介质压力和转速的变化规律,并进行试验验证结构设计合理性。结果表明:密封环端面的温度和最大温差,随着介质压力和转速的增大而增大;该结构的密封在运转时,由于热变形占主导作用,密封端面易形成正锥度,且随着压力和转速的升高而不断增大。经运行试验表明,该结构的机械密封在变工况下未出现可见泄漏,具有良好的密封性能。

该文通过模拟高速齿轮箱的喷油润滑工况,采用试验的方法研究机械密封在高速齿轮箱轴端密封领域应用的可能性。试验表明:在低速工况时,端面无织构的机械密封具有良好密封性能,但不适用于高速工况;上游泵送螺旋槽机械密封无论在低速和高速工况下,都具有良好的密封性能。通过对比密封端面有槽与无槽时端面的温度,发现端面带有上游泵送螺旋槽的机械密封端面温度要远低于端面无槽时的端面温度,且端面温度随着转速的升高呈缓慢增长趋势,这是因为上游泵送螺旋槽的上游泵送效应随着转速的升高而增强,增加了端面间液膜厚度,减少了端面产生的摩擦热,有效抑制了密封端面的温升。因此该类机械密封在高速齿轮箱的轴端密封领域具有良好的应用前景。

该文针对在缺失大量失效统计数据时获得机械密封失效概率非常困难的状况,采用专家经验法对机械密封发生失效的基本事件进行定性判断,并采用模糊集理论,对专家给出的机械密封失效基本事件的失效概率进行定量分析,综合判断机械密封失效的基本事件的发生概率,获得基于专家经验法分析机械密封基本事件失效发生的概率值,指导机械密封的故障诊断,获得机械密封可靠性评估的基础数据。同时该方法可为研究机械密封可靠性提供一种研究思路。

随着社会发展，能源消费日渐攀升，能源的精细化管理和研究对于国家发展有着越来越重要的战略意义，特别是对于先前较少关注的能源消耗领域需要重点关注，机械密封就属于这一范畴。该文根据生产实践和理论计算，对于机械密封的功耗计算、特殊工况功耗进行了理论和试验研究，发现在部分工况下，机械密封实际运行功耗与理论计算值有着较大的差距，相关结果对于机械密封设计和工程实践有一定的指导意义。

针对现役船用离心泵在高效节能、无过载特性等方面存在的欠缺,阐明了高效、无过载离心泵设计的理论依据,提出了高效、无过载低比转速离心泵的设计方法.利用高效、无过载设计方法开发了某船用串并联离心泵,并进行了试验验证,试验结果表明该设计方法能有效提高低比转速离心泵的效率,并具有无过载特性.该设计方法可以推广应用于现役的各类船用离心泵以及民用低比转速离心泵.

该文通过对高参数螺杆装置运行状态的分析,设计出了符合其运行工况的机械密封及其密封保障系统。机械密封在螺杆装置上的成功应用,为该装置的长周期可靠运行提供了保证,提高了产量,提升了效率。

针对高温介质用双端面机械密封,采用有限元分析方法计算了在设计条件下,水作为冲洗介质时,高温侧密封环的温度场及其变化规律,采用理论手段验证了设计的有效性;在相同工作条件下,比较了分别采用水和油作为冲洗介质时,密封端面运行温度的高低。