斜面型自补偿油封的热结构耦合分析

作者：张乐,何立东,明玉周,等. 日期：2023-09-20/span> 浏览：460 查看PDF文档

摘要:传统唇形油封在使用过程中,存在不耐高温、耐磨性能差、摩擦生热高、使用寿命短等问题,为此,提出了一种使用斜面型自补偿油封代替传统的唇形油封的方法,利用数值分析软件进行了油封的热结构耦合分析,探究了摩擦温度对油封热应力的影响规律。首先,利用数值分析软件建立了斜面型自补偿油封的动力学模型,采用热结构耦合的分析方法,进行了油封温度场的求解;然后,引入温度场对油封应力进行了求解,对比分析了相同工况下唇形油封和斜面型自补偿油封温度场的区别;最后,搭建了高压高转速密封实验台,使用PT100温度传感器、瞬态液晶测量等新技术,进行了密封点面测温,开展了斜面型自补偿油封温升特性的实验研究。实验结果表明:斜面型自补偿油封摩擦温升较唇形油封低,唇形油封的高摩擦生热性及材料的高弹性造成了唇形油封热应力集中,影响了唇形油封的使用寿命;在相同工况下,斜面型自补偿油封较唇形油封摩擦温升低,转子转速每增加1000r/min,唇形油封的温度平均上升16.9%,斜面型自补偿油封的温度平均上升14.1%;转子转速在3000r/min~4000r/min时,斜面型自补偿油封稳定时的温度比唇形油封低21.1%~26.3%。研究结果表明:在相同工况下,斜面型自补偿油封的温升要低于唇形油封;斜面型自补偿油封的低摩擦温升,对于提高密封的使用寿命具有指导意义。

关键词:唇形油封;耐磨性能;使用寿命;热结构耦合分析;瞬态液晶测温;摩擦温度;油封热应力;油封温度场

中图分类号:TH134;TB42文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)07-1054-07


本文引用格式:

张乐,何立东,明玉周,等.斜面型自补偿油封的热-结构耦合分析［J］.机电工程,2023,40(7):1054-1060.

ZHANG Le, HE Li-dong, MING Yu-zhou, et al. Thermal-structural coupling analysis of inclined self-compensating oil seal［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(7):1054-1060.