? ? ? ?根據(jù)機(jī)械密封摩擦副端面的形式，分為螺旋槽機(jī)械密封和無螺旋槽機(jī)械密封兩種。螺旋槽機(jī)械密封由于流體靜壓或動壓作用，在摩擦副密封環(huán)端面間充滿一層完整的流體膜迫使密封端面彼此分離，而不存在硬性固鍵相接觸的機(jī)械密封。由于螺旋槽機(jī)械密封具有磨損小、壽命長、耗能低、泄漏量少、工作狀態(tài)穩(wěn)定及適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外化工生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，已成為泵、壓縮機(jī)、反應(yīng)釜等工藝設(shè)備中的關(guān)鍵部件。螺旋槽機(jī)械密封雖然有很多的優(yōu)點(diǎn)，但在高參數(shù)極端工況等惡劣工作條件下不可避免的會發(fā)生振動變形，因此對螺旋槽機(jī)械密封的動力學(xué)特性研究就很有必要。
? ? ? ?四川大禹機(jī)械密封件制造有限公司首先對密封端面具有徑向深槽的機(jī)械密封進(jìn)行了研究，提出了端面具有圓弧深槽的機(jī)械密封，由于圓弧深槽能吸收液體，因而密封環(huán)邊緣得到良好冷卻，穩(wěn)定性能好，工作十分可靠。大禹密封利用有限元法，計算了圓弧深槽機(jī)械密封端面的壓力分布的密封性能。用數(shù)值方法研究了該類機(jī)械密封的穩(wěn)定動力學(xué)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)圓弧深槽的主要作用是增加了端面的靜壓力，使密封對動壓波動敏感性降低，有利于密封的穩(wěn)定工作。大禹進(jìn)一步對圓弧深槽的槽數(shù)和槽深進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，對圓弧深槽機(jī)械密封進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。由于在實(shí)際應(yīng)用中，不可避免的會出現(xiàn)密封失效，嚴(yán)重時可能造成重大人員傷亡。造成失效的原因很多，有端面溫升過高導(dǎo)致的液體汽化，也可能是端面變形過大導(dǎo)致的摩擦磨損等，因此有必要對螺旋槽機(jī)械密封進(jìn)行動力學(xué)特性分析。
? ? ? ?以機(jī)械密封摩擦副動環(huán)為研究對象，結(jié)合實(shí)際工況，依據(jù)模態(tài)理論，對動環(huán)振動進(jìn)行分析，得到了帶螺旋槽和無螺旋槽機(jī)械密封動環(huán)的各階主陣型圖，及相應(yīng)的應(yīng)力、變形、對兩者的結(jié)果進(jìn)行對比分析。通過對帶螺旋槽和無螺旋槽動環(huán)進(jìn)行了模態(tài)分析，得到帶螺旋槽的前十階頻率變化下，動環(huán)的頻率與變形呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系，即隨著頻率的增加，其變形和應(yīng)力也在增加。在機(jī)械密封動環(huán)的設(shè)計中，考慮動環(huán)固有頻率和振型以避免機(jī)械密封系統(tǒng)發(fā)生共振現(xiàn)象。通過對動環(huán)的模態(tài)振型分析表明，擺動振、彎曲振、全振是動環(huán)發(fā)生共振可能性最大的振型。因此，在機(jī)械密封系統(tǒng)的設(shè)計中要充分考慮動環(huán)的固有頻率和振型，使工作頻率遠(yuǎn)離動環(huán)的固有頻率，避免發(fā)生共振。通過以上分析，為動環(huán)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化、疲勞壽命檢測、密封系統(tǒng)的振動特性、振動故障診斷和預(yù)報、結(jié)構(gòu)動力特性的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。在機(jī)械密封動環(huán)的模態(tài)分析中，在不考慮油膜外在條件下，頻率在45-60Hz時，無螺旋槽機(jī)械密封動環(huán)的應(yīng)力和變形比螺旋槽式機(jī)械密封小，即無螺旋動環(huán)比帶螺旋槽動環(huán)的動力學(xué)性能好。