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气体动静压混合润滑端面密封动态特性研究

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1.1 课题来源、研究目的及意义

1.2 气体动静压混合润滑端面密封的工作原理

1.3 气体端面密封动态特性国内外研究进展

1.4 本课题主要研究内容

第二章 气体动静压混合润滑端面密封的动态性能参数

2.1 气体动静压混合润滑端面密封动态性能参数的定义

2.1.1 混合式密封动力学模型

2.1.2 混合式密封动特性能参数的定义

2.2 气体动静压混合润滑端面密封动态性能参数的求解

2.2.1 混合式密封气膜微扰压力控制方程的建立

2.2.2 混合式密封端面间气膜微扰压力控制方程的求解

2.3 气体动静压混合润滑端面密封动态性能参数的算例分析及验证

2.3.1 混合式密封气膜动态性能参数的算例分析

2.3.2 混合式密封气膜动态性能参数的算例验证

2.4 气体动静压混合润滑端面密封动态性能参数的影响因素

2.4.1 混合式密封结构参数对密封动态性能参数的影响

2.4.2 混合式密封操作参数对密封动态性能参数的影响

2.5 本章小结

第三章 气体动静压混合润滑端面密封的追随动态特性

3.1 气体动静压混合润滑端面密封追随动态特性的求解

3.2 气体动静压混合润滑端面密封追随动态特性的算例分析

3.3 气体动静压混合润滑端面密封追随动态特性的影响因素

3.3.1 介质压力对混合式密封追随动态特性的影响

3.3.2 阻封气压对混合式密封追随动态特性的影响

3.3.3 转轴速度对混合式密封追随动态特性的影响

3.3.4 密封弹簧刚度对混合式密封追随动态特性的影响

3.3.5 密封圈阻尼对混合式密封追随动态特性的影响

3.4 本章小结

第四章 气体动静压混合润滑端面密封的自振稳定动态特性

4.1 气体动静压混合润滑端面密封的自振稳定动态特性

4.1.1 混合式密封轴向自振稳定动态特性

4.1.2 混合式密封角向自振稳定动态特性

4.1.3 混合式密封自振稳定动态特性算例验证

4.1.4 阻封气压对密封自振稳定动态特性的影响

4.2 气体动静压混合润滑端面密封主动调控的自振稳定动态特性

4.3 气体动静压混合润滑端面密封的抗干扰方案

4.4 本章小结

第五章 气体动静压混合润滑端面密封的开启动态特性

5.1 气体动静压混合润滑端面密封端面开启过程研究

5.1.1 动压式密封端面开启过程研究

5.1.2 静压润滑致密封端面开启

5.1.3 气体动静压混合润滑端面密封动压运转可行性研究

5.2 气体动静压混合润滑端面密封静压开启动态特性

5.2.1 混合式密封静压开启稳定性研究的模型与方法

5.2.2 混合式密封静压开启动态特性的算例分析

5.3 本章小结

第六章 气体动静压混合润滑端面密封动态特性试验研究

6.1 混合式密封试验系统

6.1.1 试验用混合式密封装置

6.1.2 混合式密封试验的辅助系统

6.2 混合式密封动压槽的制造及检验

6.2.1 混合式密封动压槽的制造

6.2.2 混合式密封动压槽的检验

6.3 试验结果及讨论

6.3.1 主动调控静环振动特性试验研究

6.3.2 密封运转过程中静环振动特性试验研究

6.4 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 全文总结

7.2 研究展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

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摘要

气体动静压混合润滑端面密封(以下简称混合式密封)是基于气体动压式密封动压槽的动压效应和气体静压式密封外加阻封气源的静压效应而提出,同时具有气体动压式密封和气体静压式密封优点的一种新型非接触式密封。国内外目前比较缺少对混合式密封的研究,尤其是对密封至关重要的动态特性的研究,本文对混合式密封的动态特性展开深入研究,以期指导混合式密封的工程设计和操作。
   基于线性化的摄动法,采用有限单元法求解了混合式密封的气膜微扰Reynolds方程,得到了表征气膜动态特性的性能参数。分析了补偿环扰动频率、密封结构参数以及操作参数对气膜动态性能参数的影响规律。
   建立了混合式密封补偿环外激微扰运动的动力学模型,采用拉氏变换求解了混合式密封补偿环在非补偿环外激扰动下的微扰运动方程,研究了混合式密封的追随动态特性。分析了混合式密封操作参数、弹簧刚度以及辅助密封圈阻尼对混合式密封追随动态特性的影响规律。
   求解了混合式密封补偿环的自振方程,得到了密封自振稳定动态特性的临界失稳判据。研究了阻封气压力对混合式密封自振稳定动态特性的影响规律,以及混合式密封主动调控时的气膜厚度变化规律。基于薄膜节流器提出了混合式密封的抗干扰方案。
   基于开启临界阻封气压,研究了静压润滑致混合式密封端面开启,并得到了端面开启时气膜厚度变化规律。分析了混合式密封关闭阻封气压力后的密封特性。
   设计和制造了混合式密封,用于试验研究混合式密封主动调控时的自振稳定动态特性,以及密封在运转时补偿环的振动特性。对比分析了试验研究和理论研究的结果,验证本文的理论研究是正确的。
   本文对混合式密封动态特性的研究,能够为混合式密封的工程设计和操作提供理论依据,促进混合式密封的工业应用。

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