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泵用機械密封織構端面干摩擦磨損仿真及試驗研究

作者：王子起,李雙喜,劉益江,等. 日期：2024-05-24/span> 瀏覽：162 查看PDF文檔

摘要:為了減輕泵用機械密封端面在啟停階段和嚴重振動(dòng)工況下的干摩擦磨損,對泵用機械密封織構端面進(jìn)行了干摩擦磨損仿真及試驗研究。首先,采用ANSYS軟件建立了具有表面織構的動(dòng)靜環(huán)密封端面的瞬態(tài)有限元模型,基于A(yíng)rchard磨損理論,分析了不同織構分布間隔角度、邊長(cháng)和旋轉角度下靜環(huán)(石墨環(huán))的磨損規律,得到了石墨環(huán)的磨損體積分布;然后,采用摩擦磨損試驗機在干摩擦條件下對不同織構參數的密封環(huán)進(jìn)行了磨損試驗,得到了密封環(huán)磨損前后的表面形貌和石墨環(huán)的磨損質(zhì)量;最后,對比分析了仿真和試驗結果,討論了不同織構參數對石墨環(huán)磨損質(zhì)量的影響以及織構的減磨機理。研究結果表明:織構凹槽可以在容納磨粒磨屑的同時(shí)生成石墨轉移膜進(jìn)而減輕磨損;減輕密封環(huán)端面磨損要求織構面積合適,足夠容納磨粒磨屑,同時(shí)不過(guò)分增大表面粗糙度;織構分布間隔角度每增大5°且邊長(cháng)每減小0.1mm,石墨環(huán)的磨損質(zhì)量平均減少約7.83%和7.35%?？棙嬓D角度每增大15°,石墨環(huán)的磨損質(zhì)量平均增大約4.25%。所得研究結果可為泵用機械密封的表面織構設計提供較好的理論支撐,并提升泵用機械密封的耐磨性能。

關(guān)鍵詞:泵;機械密封;表面織構;石墨環(huán);磨損試驗;磨損質(zhì)量;ANSYS;Archard磨損理論

中圖分類(lèi)號:TH136;TH38;TH117.1文獻標識碼:A文章編號:1001-4551(2024)05-0797-10

本文引用格式:

王子起,李雙喜,劉益江,等.泵用機械密封織構端面干摩擦磨損仿真及試驗研究［J］.機電工程,2024,41(5):797-806.

WANG Ziqi, LI Shuangxi, LIU Yijiang, et al. Simulation and experimental study of dry frictional wear on the textured face of mechanical seals for pump［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(5):797-806.