ZJ75型渣浆泵机械密封设计及其热力耦合机制研究.pdf

中南大学
硕士学位论文
ZJ75型渣浆泵机械密封设计及其热力耦合机制研究
姓名:胡昌良
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:刘舜尧
20070129
摘要中国铝业中州分公司的氧化铝两相流物料输送渣浆泵使用的是填料密封。在生产过程当中,填料密封使用寿命短,经常需要更换,这大大降低生产效率,给公司带来了很大的经济损失。同时填料密封的密封效果差,泄漏严重,造成原料流失浪费,污染了工作环境。本文对该公司玫拿芊饨醒芯浚攵匝趸亮较嗔髟特殊工况设计了一种新型的机械密封装置。机械密封运转时所处的工况有边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦三种。文中对机械密封的三种摩擦状态进行理论分析,论述了几种判断摩擦状态的方法,分析了型机械密封在正常运转情况下的摩擦工况。介绍了求解稳态温度场的有限元法,运用有限元软件型机械密封温度场进行了分析计算,并根据计算结果选择辅助密封材料。结合温度场的分析结果,利用鸟詈戏治龉δ埽曰得封进行了热力耦合分析,得出了机械密封在正常工作条件下的应力分布以及变形的数值计算结果。计算结果表明,机械密封的变形量十分微小,不会导致介质中的固体悬浮颗粒进入密封面之间产生磨粒磨损而破坏密封装置。本文还进行了电机启动阶段的瞬态热力耦合分析,根据分析结果提出了减少密封环表面发生热裂的几项措施。通过进行现场试验,证实了机械密封正常运转时的摩擦状态和温度值与理论分析相一致。从试验结果可以看出,机械密封工作性能良好。本文关于氧化铝两相流输送渣浆泵机械密封装置的研究具有一定的理论意义和实用价值。关键词机械密封,有限元法,温度场,变形,应力分布硕士学位论文摘要
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作者签名:鞋醐:卑年月堕日导师鳓原创性声明关于学位论文使用授权说明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文;学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名:日。一
第一章绪论机械密封的工作原理及特点滴、漏”不但造成能源浪费、物料流失,还会污染环境,影响工作人员的健康,更重要的是泄漏可能导致火灾、爆炸、人员伤亡等安全事故,从而带来巨大的损失。密封元件虽然是机器上的非功能性零部件,但是其发挥的作用对整台机器、整套装置,甚至整个工厂的影响都是巨大的。为了在生产中减少甚至是杜绝泄漏,改进设备运转状况和操作环境,近半个世纪来,许多工程技术人员在此方面做了大量的研究工作,促使密封技术得到了快速的发展。机械端面密封且恢种嵯蚨嗣婷芊猓虺苹得芊猓又称端面密封。因其具有性能可靠、泄漏量低、使用寿命长、功耗低、毋需经常更换等一系列的优点,且能适用于高温、低温,高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求而得到越来越广泛的应用。在一些工业发达国家,机械密封已成为旋转机械中最典型的密封型式,使用量占全部密封装置的%以上。在我国石油、大型化工等部门的旋转轴封中,机械密封的使用比例也已达到%以上,在其它行业也越来越多的以机械密封来代替其它型式的旋转轴封【。渣浆泵作为泵送矿浆的主要设备,在许多工业领域得到广泛应用。国内许多渣浆泵的密封使用的是填料型式的密封,因为渣浆泵输送的介质常常为含有固体颗粒的固液两相流,并且有些浆液还有很强的酸碱性,填料密封的密封效果差,致使工作现场的跑、冒、滴、漏现象十分严重,而且填料易损坏,需经常拆换,大大降低了工效。渣浆泵使用填料密封不仅严重的污染了工作环境,而且造成了巨大的经济损失。因此对渣浆泵的密封进行改造,有着很重大的现实意义。本文就专门针对中国铝业中州分公司的脱趸亮较嗔魇渌驮锰盍厦芊进行研究,设计出一种适用于渣浆泵特殊工况的机械密封。机械密封是靠一对或几对垂直于轴做相对滑动的端面在流体压力和补偿机构弹力虼帕作用下保持贴合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置【。机械密封的结构多种多样,根据使用的要求不同而有不同的选择。常用的机械密封结构如图荆饕S啥嗣婺Σ粮由静环和动环组成⒌栽泄漏是工业生产中一个非常普遍的问题,机器设备运转过程中的“跑、冒,硕士学位论文
件绲苫虿ㄎ乒、辅助密封和防转部件等组成。、标示处欠别是:⒍与旋转轴崽之间;⒍酚刖不的摩擦端面