分形理论在机械密封端面形貌分析中的应用.pdfVIP

机械设计与制造 第3期 Machinery Design Manufacture 2011年 3月 文章编号：1001—3997(2011)03—0066—02 分形理论在机械密封端面形貌分析中的应用 张麦秋 董卫国’何鹏飞 庞 研2 (湖南化工职业技术学院 机械工程系，株洲 412004)2北方重工集团有限公司，沈阳 110000) FractaItheoryinthemechanicalsealfaceshapeanalysis ZHANGMai-qiu，DONGW ei-guo，HEPeng-fei1,PANGYan (MechanicalEngineeringDepartmentofHu’nanChemicalIndustryVocationTechnologyInstitute． Zhuzhou412004，China) (2NorthHeavyIndustriesGroupCorp．Ltd．，Shengyang110000，China) 中图分类号：TH117 文献标识码：A 1引言 影响外，就工程而言，表面的宏观形貌、微观形貌和纳米形貌，表面 的一些独特的物理化学特l生区域都非常重要，如图2所示。表面的 机械密封是机械设备防止泄漏、节约能源、控制污染的重要元 件，在工业发达国家，机械密封占全部密封使用量的80％以上。在石 化学吸附层、物理吸附层，或者油脂膜或润滑膜对摩擦磨掼性能影 油化工行业中，90％2~ 的离心泵采用机械密封形式，其结构简图， 响很大，而表面的张力和自由能影响表面的吸附能力。 如图l所示。机械密封失效的形式主要是端面偏磨、端面磨损、密封 环破裂、密封圈失效等。据统计，7 目前， 机理和密封初理两个方面。 图2固体表面的表面纹理(在垂直方向被放大)及典型的表面层 机械密封两个表面由于表面粗糙度的影响，实际接触发生在 图I机械密封结构简图 1．轴 2、5．0“”形密封圈 3．动环 4．静环 6．静环座 离散的微凸体上，接触面积与表面纹理、材料特l生及界面载荷状况 2机械密封摩擦磨损机理研究现状 有关。当表面上的微凸体很接近时，原子之间的作用力使微凸体产 虽然减摩或摩擦利用在人类的历史长河中已有几千年的历 生粘着，一旦有相对滑动，微凸体之间的粘着力和其他作用力即构 史了，但 “摩擦学”一词最早出现却是 1966年Jost发表的一篇具 成摩擦力，接触区发生的变形将产生抗衡外载荷的应力，表面变形 有划时代意义的报告中首次提出来的，如今，摩擦学已进入微纳 包括弹陛、塑性、粘弹f生或粘塑生『等形式。在大多数接触状态中，一 米摩擦学时代。 部分微凸体发生弹性变形，另一部分微凸体发生塑性变形。 由于摩擦、磨损和润滑都发生在密封摩擦表面，因此，了解和 摩擦学在研究摩擦磨损机理时，将用简化模型分析单个微凸 研究摩擦表面形状、接触过程，改善表面摩擦学特l生均是机械密封 体在匀质弹l生表面或弹塑性表面上的静止或滑动接触问题，然后进 摩擦磨损机理研究的主要内容。摩擦学认为：除了摩擦表面特陛对 一 步分析多个微凸体的接触问题。因此，研究摩擦磨损行为之前应 实际接触面积、摩擦、磨损和润滑．陛能等表面相互作用行为有重要 该先找到一种方式来正确合理地表征机械密封的表面形貌。 ★来稿 日期：2010—05—02 -k-基金项目：湖南省高等学校科学研究项目(09C1146)，湖南化工职业技术学院基金项 目 第3期 张麦秋等：分形理论在机械密封端面形貌分析中的应用