机械密封补偿机构中辅助O形密封圈的性能分析-摩擦学学报.PDF

第 ３０卷　第 ３期 摩 擦 学 学 报 Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．３ ２０１０年５月 Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｍａｙ，２０１０ 机械密封补偿机构中辅助Ｏ形密 封圈的性能分析  李双喜 ，蔡纪宁，张秋翔，揭　亮，高金吉 （北京化工大学 机电工程学院，北京　１０００２９） 摘　要：采用有限单元法建立了机械密封Ｏ形辅助密封圈的数值分析模型．利用非线性有限元软件ＭＳＣ．ＭＡＲＣ计 算了ＶｏｎＭｉｓｅｓ应力和接触密封界面之间的接触应力．采用高频疲劳试验机和高压水润滑Ｏ形密封圈试验单元组 成的试验装置测得了摩擦力，并结合数值计算结果求得了摩擦系数．分析了Ｏ形辅助密封圈的压缩量及滑移速度 对摩擦力的影响，讨论了Ｏ形辅助密封圈对机械密封的密封能力、泄漏特性的影响．结果表明：Ｏ形密封圈用于机械 密封中的补偿机构会有微量泄漏；水润滑状态下接触密封界面能形成润滑水膜，摩擦力较小，有利于密封稳定运转． 关键词：机械密封；补偿机构；摩擦；Ｏ形密封圈；非线性 中图分类号：ＴＱ３３６．４２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４－０５９５（２０１０）０３－０３０８－０７ ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＯ－ｒｉｎｇＵｓｅｄｉｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｅａｌ  ＬＩＳｈｕａｎｇ－ｘｉ，ＣＡＩＪｉ－ｎｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＱｉｕ－ｘｉａｎｇ，ＪＩＥＬｉａｎｇ，ＧＡＯＪｉｎ－ｊｉ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＢｅｉｊｉｎｇｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆＯ－ｒｉｎｇｕｓｅｄｉｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．ＶｏｎＭｉｓｅｓｓｔｒｅｓｓａｎｄＣｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｏｆＯ－ｒｉｎｇｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｕｓｉｎｇａｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ－ ＭＳＣ．ＭＡＲＣ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｆｏｒｃｅｗｅｒｅｇａｉｎｅｄｏｎａｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆａｔｉｇｕｅｍａｃｈｉｎｅａｎｄａｗａｔｅｒｌｕｂｒｉｃａｔｅｄ Ｏ－ｒｉｎｇｔｅｓｔｅｒ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｍｏｕｎｔｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｆｏｒｃｅｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅＯ－ｒｉｎｇｕｓｅｄｉｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｏｎｓｅａｌｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｓｕｃｈａｓ ｓｅａｌｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｌｅａｋａｇｅ，ｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｕｓｅｏｆＯ－ｒｉｎｇｉｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｃａｎｌｅａｄｔｏｍｉｃｒｏｌｅａｋａｇｅ，ａｎｄｗａｔｅｒｆｉｌｍｃａｎｂｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｅｔｗｅｅｎｃｏｎｔａｃｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｓ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｌｅｄｔｏｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｆｏｒｃｅａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌ，ｃｏｍ