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机械密封影响因素分析及展望

丁雪兴, 王竞墨, 王世鹏, 杨小成, 严如奇

石油化工高等学校学报 2021, 34 (6): 89-96. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2021.06.014

摘要（456）

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PDF （4004KB）（322）

机械密封作为一种被广泛应用的密封方式，已成为流体密封技术重要的动密封形式。随着密封行业标准要求不断提高以及工业整体的发展，机械密封设计与制造技术是当前流体传动与控制领域发展的重点对象之一，且对于机械密封的发展也提出了更高的要求。对机械密封的影响因素、常见问题进行梳理总结。从解决机械密封问题角度，对机械密封未来发展方向进行简要介绍，以促进机械密封技术发展。总结与展望机械密封发展趋势，对于极端工况条件下的密封性能、常规工况下使用寿命、稳定性等提出了更高的要求；在机械密封可控层面上，机械密封智能化与密封组合会成为未来机械密封的研究重点。

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螺旋槽干气密封润滑气膜摩擦系数的规律探寻

丁雪兴，徐洁，张伟政，陆俊杰

石油化工高等学校学报 2019, 32 (2): 84-91. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2019.02.014

摘要（348）

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PDF （2129KB）（311）

高参数工况下的气膜摩擦力对干气密封性能的影响不可忽视。基于密封系统和动静环的结构特点，建立了润滑气膜计算域模型，使用ICEM划分网格，采用Fluent软件数值模拟获得气膜压力分布和速度分布，最后通过牛顿内摩擦定律计算得到润滑气膜摩擦系数。结果表明，槽型参数不变，润滑气膜摩擦系数随转速的增大而增大，随介质压力及平均气膜厚度的增大而减小；工况参数不变，气膜摩擦系数随根径的增大而增大，随槽数及槽深的增大而减小，且在75°~76°螺旋角范围内较为稳定。

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干气密封两种典型螺旋角与DLC薄膜的摩擦性能

丁雪兴,赵海红,金海俊,魏龙,金良

石油化工高等学校学报 2018, 31 (04): 82-89. DOI: :10.3969/j.issn.1006-396X.2018.04.015

摘要（560）

PDF （4549KB）（338）

低转速和高压力的操作工况对干气密封端面磨损情况十分严重,因此提出静环制备类金刚石(DLC) 薄膜,结合槽型结构,分析其动静环端面的摩擦特性。利用摩擦磨损实验机对不同螺旋角下的干气密封进行实验, 测试端面温升、摩擦系数及表面磨损形貌的变化规律。实验结果表明,随着载荷和转速的增加,16°螺旋角的摩擦温升、摩擦系数、磨痕均小于18°。在同一工况下18°螺旋角平均摩擦系数比16°大0.02,平均摩擦温升高5 ℃。一方面由于螺旋角的不同引起界面法向力大小不同,使18°螺旋角的端面磨损程度大于16°。另一方面随着载荷和转速的增大,DLC薄膜石墨化程度加剧,提高润滑性;说明DLC薄膜和螺旋槽对端面摩擦磨损起到了关键作用。另外,端面内圈的磨损程度大于外圈,可以推断螺旋槽能减缓端面的磨损。实验结果为今后螺旋槽干气密封优化设计和工程实际应用奠定了一定基础。

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静压干气密封微尺度气膜力学特性

张伟政,李水平,丁雪兴,席喜林

石油化工高等学校学报 2017, 30 (6): 80-85. DOI: :10.3969/j.issn.1006-396X.2017.06.015

摘要（294）

PDF （3664KB）（273）

根据静压干气密封的特点,以气体雷诺方程为依据,通过伽辽金法得到润滑气膜压力分布的变分方程,由气膜的边界条件,得到用有限元法求解稳态下气膜雷诺方程。并利用多项式拟合得到不同工况下的压力拟合曲线,计算得到开启力F。由不同膜厚下开启力的大小拟合出开启力与膜厚的函数关系式,及对膜厚求导得到气膜刚度与气膜厚度的关系式。结果表明,在静环密封端面径向上压力,由节流孔处向内径和外径处呈现抛物线型递减趋势,在节流孔处出现压力最高峰;随着气膜厚度的增加,开启力逐渐减小,气膜刚度也逐渐减小。

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干气密封摩擦副启停阶段摩擦特性的仿真研究

丁雪兴,王文鼎,金海俊,赵海红

石油化工高等学校学报 2017, 30 (2): 91-96. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2017.02.017

摘要（590）

PDF （2082KB）（387）

针对干气密封非稳态下摩擦特性对密封性能的影响进行研究,考虑动、静环材料属性,微凸体之间的相互作用以及摩擦热流耦合,建立了三维粗糙实体与理想光滑刚体滑动摩擦热力耦合模型。运用ANSYS软件数值模拟了摩擦热以及应力变化规律。研究发现,粗糙表面最高接触温度随滑动时间增加呈逐步上升趋势,并且温升呈
现了一定的波动性;粗糙表面的VonMises等效应力分布极其不均匀呈非线性变化;同时,还发现最大x 方向应力分量σxx 并未出现在最高接触微凸体上;在沿三维粗糙实体厚度方向存在一拉应力区,随着滑动时间的持续,拉应力区有一定程度扩大。从而说明两端面间的温升和波动性以热传导为主要影响因素,应力的变化是由于微凸体发生了弹塑性变形。研究成果为今后干气密封启停阶段特性研究以及参数优化奠定了基础。

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机械密封混合摩擦微极流场数值模拟

丁雪兴, 程香平, 李国栋, 王训杰, 张伟政

石油化工高等学校学报 2008, 21 (2): 63-67.

摘要（275）

PDF （5428KB）（336）

机械密封混合摩擦求解涉及到弹性变形和流体动力润滑之间多物理量的流固耦合作用,计算难度较大,没有现成的商业软件可直接解决这个问题,因此采用C语言编程计算。考虑微极流体效应构建了混合摩擦的力学和数学模型,并利用有限差分法进行数值求解,获得了不同微极参数下内部流场的压力分布及机械密封泄漏量数值。计算结果表明,微极参数耦合数和特征长度的增加将使液膜的压力增大,从而减小内外压差使泄漏量下降,保证了密封的可靠性。

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