静压式机械密封结构参数研究及优化设计.pdf

2010年 6月润滑与密封 June 2010
第 35卷第 6期 LUBR ICAT ION ENG INEER ING V ol
35 N o
6
DO I: 10
3969 / j
issn
0254- 0150
2010
06
005
静压式机械密封结构参数研究及优化设计*
魏琳宗
刘向锋
黄伟峰
刘
莹
(清华大学摩擦学国家重点实验室
北京 100084)
摘要: 针对一种收敛间隙静压式机械密封, 建立流场的数值计算模型。采用有限元方法, 在密封闭合力一定的条
件下, 对端面结构参数对密封性能的影响进行研究。利用 MATLA B优化工具箱软件, 以最大静态刚度为优化目标, 对
结构参数进行优化设计。结果表明, 密封端面锥角和转折半径均对密封性能有显著影响。通过优化设计, 可以得到在一
定泄漏量范围内实现最大静态刚度的设计参数。
关键词: 机械密封; 有限元方法; 结构参数; 优化设计
中图分类号: TH 136
文献标识码: A
文章编号: 0254- 0150 ( 2010) 6- 020- 4
Analysis and Optim ization of Structure Parameters of
HydrostaticM echan ical Seal
W ei L inzong
Liu X iangfeng
HuangW e ifeng
Liu Y ing
(T he State K ey Laboratory ofT ribology, T singhua U n iversity, Beijing 100084, Ch ina)
Abstract: A theoretica l analysism odel was developed for a kind of convergent gap hydrostatic m echanical U sing
the finite elem ent method, under a certain closing force, the effect of sea ling surface structure parameters on sealing per
form ance w as analyzed. By using theMATLAB optmi ization toolbox, the optmi ization of structure param etersw as carried out
w ith the target ofmax mi um static stiffness. R esults show that the transition radius and cone angle have sign ificant effect on
the sealing perform ance. Through the optmi ization, the best structure parameters can be got, achieving the m axmi um static
stiffness w ith in a certain range of le