迷宫密封转子动力学特性的数值模拟

收稿日期:2008-04-14;　修订日期:2008-12-08

基金项目:国家重点基础研究计划(973计划)基金资助项目(2007C B707705);新世纪优秀人才支持计划基金资助项目(NCET -07-0669)作者简介:晏　鑫(1983-),男,湖北黄冈人,西安交通大学博士研究生.

文章编号:1001-2060(2009)05-0566-05

迷宫密封转子动力学特性的数值模拟

晏　鑫1,蒋玉娥2,李　军1,丰镇平1

(11西安交通大学叶轮机械研究所,陕西西安710049;21河南泰隆科技开发应用有限公司,河南郑州450007)

摘　要:采用数值求解三维Reynolds -Averaged Navier -S tokes

(RANS )方程,研究了具有16个齿的迷宫密封转子动力学特

性,分析了在两种转速条件下进口预旋对迷宫密封转子动力特性系数的影响,计算了无进口预旋时,在两种压比条件下,迷宫密封系统的交叉刚度和直接阻尼系数随转速的变化关系,并将计算结果与实验值和两控制容积BF (Bulk Flow )方法计算值进行了比较。研究结果表明:所采用的数值方法能较好地预测迷宫密封的转子动力特性,且计算结果优于两控制容积BF 方法。对于迷宫密封,交叉刚度与进口预旋近似成正比关系,且随着转速的增大而增大;直接阻尼对转速和进口预旋均不敏感,但随压比的增大而显著增大。过大的进口预旋和转速均会使转子的稳定性降低;工作在较大转速下的迷宫密封系统可以通过施加合理的进口预旋来增强转子的稳定性。关

键

词:迷宫密封;转子动力学特性;进口预旋;BF 方法;数值模拟

中图分类号:TK 263:O242 文献标识码:A

引　言

迷宫密封由于其技术成熟、成本低、安装方便而广泛应用于叶轮机械行业中。随着科技的不断进步,为了满足封严特性的要求,密封间隙的尺寸不断减小;另一方面,转子的柔性不断增大,均会使得自激振动易于发生[1]。研究表明:压气机中的气流激振力主要来自于其中的迷宫密封;而对于汽轮发电机组而言,蒸汽诱发的转子不稳定振动会成为限制机组出力的重要因素。到2001年,国内已有20多台300MW 等级的机组高压或高中压转子由蒸汽激振引发了不稳定振动[1]。根据工程经验,一旦机组发生流体激振而不能满负荷运行时,可以通过更换轴瓦、改进设计的密封结构尺寸、动静间隙大小、在迷宫密封部位安装止涡装置、改变阀门开度和顺序等措施来解决。可见,由迷宫密封所引起的流体激振是汽轮机组不能稳定、满负荷运行的一个重要因

素。而研究密封参数(包括边界条件和几何参数)对密封系统动力特性系数的影响,对减小激振力、增强转子的稳定性有重要的工程应用价值。

在迷宫密封转子动力特性的预测方面,传统的

理论分析方法主要是采用以整体流动BF (Bulk Flow )理论为基础的两控制容积法,它是由Scharrer

和Childs 建立和完善的[2]。随后,Childs 等人利用1控制体和2控制体BF 模型对进口压力为7MPa 的20齿迷宫密封动力特性进行了预测[3],并与实验值

进行了对比,由于预测结果不太理想,他们建议采用CFD 方法来验证实验结果。两控制容积方法虽然在

预测泄漏量上具有较高的精度,但在预测转子动力特性方面是不太理想的。随着计算机技术和计算流体动力学的发展,CFD 方法在分析迷宫密封动力学特性方面得到了相应的应用。M oore 利用商用软件SCISE A L 成功计算了具有8个静子齿的迷宫密封动

特性[4]。T oshio 利用商用软件CFX -T ASC flow 计算分析了5个静子齿迷宫密封的动特性[5]。黄典贵[6]对迷宫密封流场进行了三维非定常数值求解,得到了密封内气流激振力和动特性系数。陆颂元利用Fluent 商用软件[7],采用二维轴对称计算网格,得出

了含3个静子齿的叶顶围带密封(迷宫式)内气流激振力和动力学特性系数。

本研究利用商用CFD 软件CFX ,采用定常方法计算了16齿迷宫密封的转子动力特性系数,研究了进口预旋、压比和转速对迷宫密封转子动力特性的影响规律,并与实验数据和BF 方法的计算结果进行了比较。

1　计算模型及数值方法

1.1　迷宫密封动力学模型

当转子在(气体)迷宫密封中心附近作小距离运

第24卷第5期2009年9月

热能动力工程

JOURNA L OF E NGI NEERI NG FOR THERM A L E NERGY AND POWER

V ol.24,N o.5Sep.,2009

动时[3],力与位移的关系可用下式来描述:

-

F

sx

F sy

=

K

k -

k

K

X

Y +

C c

-c

C

X Y

(1)

其中主对角线项(K ,C )分别为直接刚度和直

接阻尼系数,副对角线项(k ,c )分别为交叉刚度和交叉阻尼系数,这4个系数就是需要识别的对象。

动力特性系数中,交叉刚度k 是促使转子做非同步低频涡动的激振力的来源,

反映了转子经受气流横向激振力的大小,k 增大时,转子稳定性下降;直接阻尼C 反映的是系统阻尼作用的大小,是低频涡动现象的抑制力。一般地,C 越大则有利于转子系统的稳定。k 和C 这两个系数对系统的稳定性特别重要。直接刚度系数K

反映的是气流对转子系统刚度的增减作用,交叉阻尼系数c 对系统的稳定性影响较小。另外,由式(1)可知,迷宫密封内激振力的研究可以归结为动力特性系数的研究,利用动力特性系数不仅可求出密封系统内的激振力,还可分析出密封系统对整个转子系统稳定性的影响。1.2　计算模型及网格

图1是16齿迷宫密封的计算模型和尺寸[2],其中转子半径是75.6mm ,腔室宽度是3.175mm ,齿高是3.175mm ,齿顶宽是0.1524mm ,间隙尺寸为0133mm ,密封总长为50.8mm 。

图1　密封尺寸图(mm )

图2　密封轴向截面及运动的转化

图2描述了转子在密封中的运动。密封中转子转速为ω,涡动转速为Ω。假若在绝对坐标系下求解,由于计算区域随时间改变,则需要采用动网格进行非定常求解,如图2(左图)所示。在相对坐标系下,计算区域不变,可以直接进行定常求解,如图2(右图)所示。

文献[4]通过数值模拟8齿和18齿气体迷宫密封的动力特性系数,取偏心率为密封间隙的10%时,计算结果与实验值吻合良好。故研究也取偏心率为10%来模拟密封内的动力特性。

将初始条件:Y (0)=δ,X (0)=0, Y (0)=0, X (0)=-Ωδ代入式(1),可得:

F r

δ=-K -Ωc (径向)

F t δ=k -ΩC (周向

)

(2)

对于气体密封,在小偏心率条件下转子的周向力和径向力与涡动速度成一次关系,文献[3]利用实验验证了该结论。文献[5]通过数值模拟5齿迷宫密封、偏心率为10%时的径向力和周向力,也得出了相同的结论。

图3　径向力(上)、周向力(下)与涡动转速的关系

?

765?第5期晏　鑫,等:迷宫密封转子动力学特性的数值模拟

为了验证该结论,本研究选取进口压力为0.802MPa 、无进口预旋、转子转速由1000r/min 增大到10000r/min ,计算了力与涡动速度间的关系,如图3所示。可以看出力与涡动速度间存在着良好的线性关系,从而验证了文献[3,5]的结论,也证明了取10%偏心率是可靠的。因此,本研究将采用一次线性关系来求迷宫密封的动力特性系数。

本研究采用商用软件ICE M 生成结构化网格,图4(a )给出了计算网格的示意图,图4(b )是密封子午切面上的网格图。节点总数为106.2万;网格最小角度为75°。采用商用CFD 软件CFX 求解三维RANS 方程,求解方法为时间推进方法,离散格式为高精度格式;工质为理想空气;进口给定总温总压和速度方向;出口给定静压0.1MPa 。收敛准则是:动量方程、能量方程及湍流方程均方根残差下降到10-6数量级,进出口流量相差小于0.1%,转子受到

的径向力、轴向力、周向力波动小于0.5%

。

图4　计算网格图

2　结果与分析

计算了不同进口预旋、不同压比、不同转速下迷

宫密封转子的动力学特性系数,与文献[2]的实验结果进行了比较,同时与BF (Bulk Flow )计算结果[8]进行了对比。2.1　进口预旋和压比对密封动力学特性的影响

进口预旋对转子稳定性的影响可以归结于密封内周向速度的差别[6],至于进口施加多大的预旋才合适,这必须结合工程实际来确定。因此,在密封转子动力系统的设计过程中,一方面需要确定密封的封严性能;另一方面须准确地对转子动力特性进行预测,得出各种因素对转子稳定性的影响。一般地,判断密封转子动力系统的稳定性可以从交叉刚度k

和直接阻尼C 这两个系数来分析:k 绝对值越小、C

系数越大,系统越稳定。系数越大,表明周向流动越强烈,越不利于系统的稳定

。

图5　3000r/min

时交叉刚度与进口预旋的关系

图6　3000r/min

时直接阻尼与进口预旋的关系

图7　3000r/min 时直接刚度与进口预旋的关系 图5～图7分别给出了进口压力为0.825MPa 、

?865? 热能动力工程2009年

转子转速为3000r/min 时迷宫密封交叉刚度k 、直

接阻尼C 、直接刚度K 随进口预旋的变化关系曲线。从图中可知,CFD 计算的结果与实验值吻合良好,明显优于两控制体BF 模型计算的结果。这可能是因为CFD 方法求解的是全三维RANS 方程,而BF 模型将壁面剪切应力用简化模型替代,且人为地

将密封区域分为两个区域,界面处的速度场用射流模型关联。这些假设虽然简化了计算,但与实际流动是有差距的。

交叉刚度k 与进口预旋近似成正比关系,随着预旋比的增大而增大,对进口预旋敏感。这说明对于迷宫密封而言,较大的正、负预旋均使得气流周向流动增强,不利于转子系统的稳定。而直接阻尼C 随进口预旋变化缓慢,对进口预旋不敏感。计算得到的主刚度与实验值相差较大。从图5和6还可以看出:在低转速条件下,进口不施加预旋或施加较小的正预旋时密封系统的稳定性较好

。

图8　16000r/min

时交叉刚度与进口预旋的关系

图9　16000r/min

时直接阻尼与进口预旋的关系

图10　16000r/min 时直接刚度与进口预旋的关系 图8～图10分别给出了进口压力为0.825MPa ,转子转速为16000r/min 时迷宫密封交叉刚度k 、直接阻尼C 、直接刚度K 随进口预旋的变化关系曲线。与BF 模型计算结果相比,在高转速下,CFD 结果仍然比较准确。与低转速工况类似,交叉刚度对进口预旋敏感,计算得到的交叉刚度与进口预旋近似成正比,直接阻尼随进口预旋变化缓慢,计算得到的直接刚度值与实验值仍然相差较大。由图8和9可知,进口预旋比取0.1左右时,系统稳定性较好。2.2　转速对迷宫密封动力特性的影响

图11给出了进口总压为0.308和0.825MPa 、无预旋时交叉刚度k 随转子转速的变化关系。可以发现:交叉刚度k 的绝对值随转速的提高而逐渐

增大,说明在高转速条件下转子稳定性降低,这时候

可以采取相关的措施,比如在进口施加合适的正预旋来降低系统的交叉刚度。当压比由0.308增大到0.825时,交叉刚度增大2～3倍

。

图11　进口无预旋时交叉刚度随转速变化

?

965?第5期晏　鑫,等:迷宫密封转子动力学特性的数值模拟

图12　进口无预旋时直接阻尼随转速变化

图12给出了进口总压分别为01308和01825 MPa时、无预旋情况下直接阻尼随转子转速的关系。直接阻尼随转子转速的变化不敏感,在较大转速范围内值基本不变化;进口压力对直接阻尼影响较大,直接阻尼随压力的增大而增大。

在该工况下,从模拟精度来看,CFD方法对交叉刚度的预测精度与BF模型差不多。但在直接阻尼的预测上,CFD结果与实验结果十分接近,而BF模型计算结果与实验值相差较远。

3　结　论

采用CFD方法计算了两种转速条件下16齿迷宫密封转子动力特性与进口预旋的变化关系;计算了无进口预旋时两种压比条件下转子动力特性系数随转速的变化关系。通过与实验结果和两控制容积BF模型计算结果进行的比较,得出:

(1)CFD方法能较好地预测迷宫密封转子动力特性,在很大程度上优于两控制容积BF模型,BF模型在预测转子动力特性方面存在较大误差。

(2)数值结果显示:交叉刚度近似与进口预旋成正比关系;交叉刚度绝对值随转速的增大而增大;当压比由0.308增大到0.825时,交叉刚度增大2～3倍。主阻尼对进口预旋和转子转速不敏感;但对进口压力十分敏感,当压比由0.308增大到0.825,主阻尼增大3倍。

(3)过大的进口预旋会降低密封系统的稳定性,在工程应用中应选择合适的进口预旋;转子转速的增大也会使得密封稳定性降低,但可以通过调整进口预旋值来增强系统的稳定性。

参考文献:

[1]　张学延,王延博,张卫军.超临界压力汽轮机蒸汽激振问题分析

及对策[J].中国电力,2002:35(12):1-6.

[2]　SCHARRER J K.A com paris on of experimental and theoretical results

for labyrinth gas seals[D].T exas:T exas A&M University,1987. [3]　PICARDO A,CHI LDS D W.R otordynam ic coefficients for a tooth-on

-stator labyrinth gas seal at70bar supply pressures:measurements versus theory and com paris ons to a hole-pattern stator seal[J].AS ME Journal of Engineering for G as Turbines and P ower,2005,127(10): 843-855.

[4]　M OORE J J.Three-dimensional CFD rotordynam ic analysis of gas

labyrinth seals[J].AS ME Journal of Vibration and Acoustics,2003, 125(4):427-433.

[5]　T OSHIO H,G UO Z L,KIRK R G.Application of com putational fluid

dynam ics analysis for rotating machinery-Part II:Labyrinth seal anal2 ysis[J].AS ME Journal of Engineering for G as Turbines and P ower, 2005,127(4):820-826.

[6]　李雪松,黄典贵,李久华,等.迷宫密封三维非定常流场及转子

动特性数值仿真[J].机械工程学报,2003,39(4):136-140. [7]　刘晓锋,陆颂元.汽轮机转子涡动汽流激振力分析与CFD数值

模拟[J].热能动力工程,2007,22(3):245-249.

[8]　朱　杰.透平机械迷宫密封动特性研究[D].西安:西安交通大

学,2007.

?书　讯?

《电工与电气控制基础》

本书共6章,内容包括直流电路、正弦交流电路、变压器与电动机、工作机械的基本电气控制、可编程控制器、输配电及安全用电。通过对本教材的学习,可以了解电路的基本分析方法,电路中各物理量之间的关系,各种电气控制元件的图形符号、动作过程,工作时发生触电能及时救护和如何安全用电,不断增强安全用电意识,了解可编程控制器的组成及用基本指令进行简单的编程方法,掌握变压器及交直流、伺服电动机的工作原理,掌握机床电气自动控制的典型环节及工作原理,掌握电气原理图的识读方法。读者对象:中等职业学校和技校机械类、机械类专业师生。

2009年7月出版。

tiveness,and obtained was the flow field distribution around the air2film holes.The hole shapes chosen were cylindrical, forward flared,slot2shaped forward flared and new type converging2diverging slotted holes.It has been found that the cool2 ing efficiency of cylindrical holes is reduced significantly with an increase of the air blowing ratio,the cooling efficiency of slot2shaped forward flared holes is superior to that of cylindrical and forward flared holes and the cooling efficiency of con2 verging2diverging slotted holes at different air blowing ratios is invariably higher than that of the other three kinds of hole shapes.The converging2diverging slotted holes and slot2shaped forward flared holes can restrain the production of reverse v ortex pairs to a certain extent and strengthen the wall2adhesion property of jet flows,thus enhancing the cooling effective2 ness to wall surfaces.K ey w ords:turbine blade,converging2diverging slot2shaped hole,slot2shaped forward flared hole, air2film cooling efficiency,turbulent flow m odel,numerical simulation

迷宫密封转子动力学特性的数值模拟=Numerical Simulation of the K inetic Characteristics of a Labyrinth G land R otor[刊,汉]/Y AN X in,LI Jun,FE NG Zhen2ping(Turbomachinery Research Institute,X i’an Jiaotong Univer2 sity,X i’an,China,P ost C ode:710049),J I ANG Y u2e(Henan T ailong Science and T echnology Development and Applica2 tion C o.Ltd.,Zhengzhou,China,P ost C ode:450007)//Journal of Engineering for Thermal Energy&P ower.-2009,24 (5).-566～570

By way of seeking numerical s olutions to a three2dimensional RANS(Reynolds2Averaged2Navier2Stokes)equation,studied were the kinetic characteristics of a162tooth labyrinth gland rotor and analyzed was the influence of the inlet pre2swirling on the kinetic characteristic coefficient of the rotor in question at tw o rotating speeds.In addition,in the absence of the in2 let pre2swirling and at tw o pressure ratios,the variation relationship of the cross rigidity and direct dam ping coefficient of the labyrinth gland system with the rotating speed was calculated and the calculation results were com pared with the test ones and the values calculated by using tw o v olume controlled BF(bulk flow)methods.The research results show that the numerical method adopted can predict relatively well the kinetic characteristics of the labyrinth gland rotor and the calcu2 lated results are better than those obtained by using dual v olume controlled BF methods.As regards labyrinth glands,the cross rigidity is approximately in direct proportion with the inlet pre2swirling and increases with an increase of the rotating speed.The direct dam ping is not sensitive to both the rotating speed and inlet pre2swirling,but increases remarkably with an increase of the pressure ratio.An excessively large inlet pre2swirling and rotating speed can invariably reduce the sta2 bility of the rotor.The labyrinth gland system operating at a bigger rotating speed can enhance its rotor stability by apply2 ing a rational inlet pre2swirling.K ey w ords:labyrinth gland,rotor kinetic characteristics,inlet pre2swirling,BF(bulk flow)method,numerical simulation

畸变进气条件下风扇三维非定常流动数值模拟=Numerical Simulation Study of a Three2dimensional U nsteady F low in a F an U nder Distorted Air Admission Conditions[刊,汉]/X U K ai2fu,QI AO Wei2yang,LUO Hua2ling(C ol2 lege of P ower and Energy S ource,N orthwest P olytechnic University,X i’an,China,P ost C ode:710072)//Journal of Engi2 neering for Thermal Energy&P ower.-2009,24(5).-571～576

Analyzed was a three2dimensional com pressible m odel for calculating three2dimensional flow fields and performance of an axial2flow fan/com press or,in which a streamline curvature method was adopted to obtain a s ource term of a turbine doing w ork to air flows by blades.Subsequently,by seeking s olutions to a three2dimensional unsteady Euler equation inv olving the s ource term,a simulation was performed of an inner three2dimensional flow field and performance of a fan/com pres2 s or.By using the m odel,the three2dimensional flow field and performance of a trans onic fan rotor were numerically simu2 lated and analyzed,especially,the three2dimensional inner flow fields and aerodynamic performance in the absence and presence of an abnormal inlet distortion were analyzed and com pared.The research results show that the three2dimension2 al2theory2based prediction m odel can effectively analyze the in fluence of an inlet air distortion on the performance and sta2 bility of an axial2flow fan.K ey w ords:streamline curvature method,s ource term,semi2actuator disk,inlet distortion

转子动力学

转子动力学是固体力学的一个分支。本文主要研究转子支承系统在旋转状态下的振动，平衡和稳定性，特别是在接近或超过临界转速的情况下转子的横向振动。转子是涡轮机，电动机和其他旋转机械的主要旋转部件。 200多年来，工程和科学界一直关注转子振动。w.j.m. 1869年英格兰的兰金（Rankin）和1889年法国的拉瓦尔（c.g.p.de Laval）对挠性轴的测试是研究此问题的先驱。随着现代工业的发展，高速细长转子逐渐出现。由于它们通常在柔性状态下工作，因此它们的振动和稳定性变得越来越重要。转子动力学的主要研究内容如下： ①临界速度 由于制造误差，转子每个微小部分的质心与旋转轴略有偏离。当转子旋转时，由上述偏差引起的离心力将使转子产生横向振动。在某些速度（称为临界速度）下，这种振动似乎非常强烈。为了确保机器不会在工作速度范围内产生共振，临界速度应适当偏离工作速度，例如大于10％。临界速度与转子的弹性和质量分布有关。对于具有有限集总质量的离散旋转系统，临界速度的数量等于集总质量的数量；对于具有连续质量分布的弹性旋转系统，临界速

度是无限的。传递矩阵法是计算大型转子支撑系统临界转速的最常用数值方法。要点是：首先，将转子分成几个部分，每个部分左右两端的四个部分参数（挠度，挠度角，弯矩和剪切力）之间的关系可以通过传递来描述。该部分的矩阵。以此方式，可以获得系统的左端和右端的横截面参数之间的总传递矩阵。然后，根据边界条件和自然振动中非零解的条件，通过试错法求出各阶的临界速度，得到相应的振动模式。 ②通过临界速度的状态 通常，转子以可变速度通过临界速度，因此通过临界速度的状态是不稳定的。与以临界速度旋转时的静止状态不同，有两个方面：一是振幅的最大值小于静止状态的振幅，速度越大，振幅的最大值越小。另一个是振幅的最大值不会在像静止状态那样的临界速度下出现。在不稳定状态下，频率转换干扰力作用在转子上，这使分析变得困难。为了解决这种问题，在数值计算或非线性振动理论中必须使用渐近法或级数展开法。 ③动态响应

迷宫密封的形式及特点和用途

迷宫密封的形式及特点和用途 一、密封的作用及分类 离心式压缩机若要获得良好的运行效果必须在转子与定子间保留一定间隙以避免其间的摩擦磨损以及碰撞损坏等故障的发生同时由于间隙的存在自然会引起级间和轴端的泄漏现象泄漏不仅降低了压缩机的工作效率而且还将导致环境污染甚至着火爆炸等事故因此泄漏现象是不允许产生的 密封就是保留转子与定子间有适当间隙的前提下避免压缩机级间和轴端泄漏的有效措施根据压缩机的工作温度压力和气体介质有无公害等条件则密封可选用不同的结构形式并通称它为密封装置.密封装置按结构特点可分为抽气式迷宫式浮环式机械式和螺旋式等 5 种形式一般有毒易燃易爆气体应选用浮环式机械式螺旋式以及抽气式等密封装置如果气体无毒无害升压较低则可选用迷宫式密封装置 二、迷宫密封装置的结构特点 迷宫密封的型式有：直通形迷宫、复合直通形迷宫、参差形迷宫、阶梯形迷宫等四种。 图1a为直通形迷宫,结构简单,形状很像梳齿，密封有很大的直通效应。 图1b为复合直通形迷宫,是台阶和梳齿复合组成的,使密封性能有所改善，但加工复杂，直通效应减弱。 图１c为参差形迷宫,齿间有足够的距离,膨胀腔愈大，密封效果较好。 图１d为阶梯形迷宫，结构在径向尺寸上有所变化,适用于径向-轴向密封。 图1 迷宫密封的形式 三迷宫密封的工作原理 为说明迷宫密封装置的密封原理我们首先对气体在密封中的流动状态进行分析当 气体流过密封齿与轴表面构成的间隙时气流受到了一次节流作用气流的压力和温度下 降而流速增加经过间隙之后是两密封齿形成的较大空腔如图3－5 所示气体在这 一空腔容积增加速度下降并形成旋涡流动产生一定的热能因此气体在这一空腔 使温度又回到了节流之前气体每经过一次间隙和随后的较大空腔气流就受到一次节流和扩容作用随着气体流经间隙和空腔数量的增多以及间隙值的减小气体的流速和压降

阀门密封圈常用材料及使用条件.

阀门密封圈常用材料及使用条件 阀门密封圈材料有金属和非金属两大类。常用材料及其使用条件如下: 1、合成橡胶 合成橡胶的耐油、耐温、耐腐蚀等综合性能优于天然橡胶。一般合成橡胶的使用温度t ≤ 150℃,天然橡胶t ≤ 60℃,橡胶用于公称压力PN ≤ 1MPa 的截止阀、闸阀、隔膜阀、蝶阀、止回阀、夹管阀等阀门的密封。 2、尼龙 尼龙具有摩擦系数小、耐腐蚀性好等特点。尼龙多用于温度t ≤ 90℃、公称压力PN ≤ 32MPa 的球阀、截止阀等。 3、聚四氟乙烯 聚四氟乙烯多用于温度t ≤ 232℃、公称压力P N ≤ 6.4MPa 的截止阀、闸阀、球阀等。 4、铸铁 铸铁用于温度t ≤ 100℃、公称压力PN ≤ 1.6MPa、煤气和油类用的闸阀、截止阀、旋塞阀等。 5、巴氏合金 巴氏合金用于温度t -70~150℃、公称压力PN ≤ 2.5MPa 的氨用截止阀。 6、铜合金 铜合金常用材料有6-6-3 锡青铜和58-2-2 锰黄铜等。铜合金耐磨性好,适用于温度t ≤ 200℃、公称压力PN ≤ 1.6MPa 的水和蒸汽中,常用于闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀等。

7、铬不锈钢 铬不锈钢常用牌号有2Cr13、3Cr13 经调质处理,耐腐蚀性能好。常用于温度t ≤ 450℃、公称压力PN ≤ 32MPa 的水、蒸汽和石油等介质的阀门上。 8、铬镍钛不锈钢 铬镍钛不锈钢常用牌号为1Cr18Ni9ti,其耐腐性、耐冲蚀性和耐热性能较好。适用于温度t ≤ 600℃、公称压力PN ≤ 6.4MPa 的蒸汽、硝酸等介质中,用于截止阀、球阀等。 9、渗氮钢 渗氮钢常用牌号是38CrMoAlA,经渗碳处理,具有良好的耐腐蚀性和抗擦伤性。常用于温度t ≤ 540℃、公称压力PN ≤ 10MPa 的电站闸阀。 10、渗硼 渗硼由阀体或阀瓣本体材料直接加工出密封面,再进行渗硼表面处理,密封面耐磨性能很好。用于电站排污阀。

转子动力学知识

2转子动力学主要研究那些问题 答：转子动力学是研究所有不旋转机械转子及其部件和结构有关的动力学特性,包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断和控制的学科。这门学科研究的主要范围包括：转子系统的动力学建模与分析计算方法；转子系统的临界转速、振型不平衡响应；支承转子的各类轴承的动力学特性；转子系统的稳定性分析；转子平衡技术；转子系统的故障机理、动态特性、监测方法和诊断技术；密封动力学；转子系统的非线性振动、分叉与混沌；转子系统的电磁激励与机电耦联振动；转子系统动态响应测试与分析技术；转子系统振动与稳定性控制技术；转子系统的线性与非线性设计技术与方法。 3转子动力学发展过程中的主要转折是什么 答：第一篇有记载的有关转子动力学的文章是1869年Rankine发表的题为“论旋转轴的离心力”一文,这篇文章得出的“转轴只能在一阶临界转速以下稳定运转”的结论使转子的转速一直限制在一阶临界以下。最简单的转子模型是由一根两端刚支的无质量的轴和在其中部的圆盘组成的,这一今天仍在使用的被称作Jeffcott转子的模型最早是由Foppl在1895年提出的,之所以被称作“Jeffcott”转子是由于Jeffcott教授在1919年首先解释了这一模型的转子动力学特性。他指出在超临界运行时,转子会产生自动定心现象，因而可以稳定工作。这一结论使得旋转机械的功率和使用范围大大提高了，许多工作转速超过临界的涡轮机、压缩机和泵等对工业革命起了很大的作用。但是随之而来的一系列事故使人们发现转子在超临界运行达到某一转速时会出现强烈的自激振动并造成失稳。这种不稳定现象首先被Newkirk发现是油膜轴承造成的,仍而确定了稳定性在转子动力学分析中的重要地位。有关油膜轴承稳定性的两篇重要的总结是由Newkirk和Lund写出的,他们两人也是转子动力学研究的里程碑人物。 4石化企业主要有哪些旋转机械，其基本工作原理是什么 汽轮机：将蒸汽的热能转换成机械能的涡轮式机械。工作原理：在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。作用与功能：主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活的供热需要。 燃气轮机：是一种以空气及燃气为介质，靠连续燃烧做功的旋转式热力发动机。主要结构由三部分：压气机，燃烧室，透平（动力涡轮）。作用与功能：以

常用密封圈材质及特性

常用密封圈材质及特性 SIL硅橡胶密封圈 1.SIL硅橡胶密封圈具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化性能，有很好的绝缘性能，但SIL硅橡胶密封圈抗拉强度较一般橡胶差且不具耐油性; 2.SIL硅橡胶密封圈适用于家用电器如电热水器、电熨斗、微波炉等，SIL硅橡胶密封圈还适用于各种与人体有接触的用品，如水壶、饮水机等;不建议SIL硅橡胶密封圈使用于大部份浓缩溶剂、油品、浓酸及氢氧化钠中; 3.SIL硅橡胶密封圈的一般使用温度范围为-55~250℃。 4. IIR丁基橡胶密封圈： 1.IIR丁基橡胶密封圈气密性特別好，耐热、耐阳光、耐臭氧性佳，绝缘性能好 2.IIR丁基橡胶密封圈对极性溶剂如醇、酮、酯等有很好的抵抗能力，可暴露于动植物油或可氧化物中;IIR丁基橡胶密封圈适合于耐化学药品或真空设备，不建议与石油溶剂、煤油或芳烃同时使用。 3.IIR丁基橡胶密封圈的一般使用温度范围为-50~110℃。 NBR丁氰橡胶密封圈： 1.NBR丁氰橡胶密封圈适合于石油系液压油、甘醇系液压油、二酯系润滑油、汽油、水、硅润滑脂、硅油等介质中使用; 2.NBR丁氰橡胶密封圈是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件; 3.NBR丁氰橡胶密封圈不适用于极性溶剂之中，例如酮类、臭氧、硝基烃、MEK和氯仿;NBR 丁氰橡胶密封圈的一般使用温度范围为-40~120℃. FLS氟硅橡胶密封圈： 1.FLS氟硅橡胶密封圈其性能兼有氟素橡胶及硅橡胶的优点，耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐高低溫性均佳; 2.FLS氟硅橡胶密封圈能抵抗含氧的化合物、含芳香烃的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀; 3.FLS氟硅橡胶密封圈一般用于航空、航天及军事用途，不建议暴露于酮类及刹车油中; 4.FLS氟硅橡胶密封圈的一般使用温度范围为-50~200℃。 EPDM三元乙丙橡胶密封圈： 1.EPDM三元乙丙橡胶密封圈具有很好的耐候性、耐臭氧性、耐水性及耐化学性;EPDM三元乙丙橡胶密封圈可用于醇类及酮类，还可用于高温水蒸气环境之密封; 2.EPDM三元乙丙橡胶密封圈适用于卫浴设备、汽车散热器及汽车刹车系统中，不建议EPDM 三元乙丙橡胶密封圈用于食品用途或是暴露于矿物油之中。 3.EPDM三元乙丙橡胶密封圈的一般使用温度范围为-55~150℃。 CR氯丁橡胶密封圈： 1.CR氯丁橡胶密封圈耐阳光、耐天候性能特別好，不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷剂，耐稀酸、耐硅脂系润滑油,但CR氯丁橡胶密封圈在苯胺点低的矿物油中膨胀量大; 2.CR氯丁橡胶密封圈在低温时易结晶、硬化，适用于各种接触大气、阳光、臭氧的环境及

转子动力学知识

转子动力学知识 2转子动力学主要研究那些问题？ 答：转子动力学是研究所有不旋转机械转子及其部件和结构有关的动力学特性,包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断和控制的学科。这门学科研究的主要范围包括：转子系统的动力学建模与分析计算方法；转子系统的临界转速、振型不平衡响应；支承转子的各类轴承的动力学特性；转子系统的稳定性分析；转子平衡技术；转子系统的故障机理、动态特性、监测方法和诊断技术；密封动力学；转子系统的非线性振动、分叉与混沌；转子系统的电磁激励与机电耦联振动；转子系统动态响应测试与分析技术；转子系统振动与稳定性控制技术；转子系统的线性与非线性设计技术与方法。 3转子动力学发展过程中的主要转折是什么？ 答：第一篇有记载的有关转子动力学的文章是1869年Rankine发表的题为“论旋转轴的离心力”一文,这篇文章得出的“转轴只能在一阶临界转速以下稳定运转”的结论使转子的转速一直限制在一阶临界以下。最简单的转子模型是由一根两端刚支的无质量的轴和在其中部的圆盘组成的,这一今天仍在使用的被称作Jeffcott转子的模型最早是由Foppl在1895年提出的,之所以被称作“Jeffcott”转子是由于Jeffcott教授在1919年首先解释了这一模型的转子动力学特性。他指出在超临界运行时,转子会产生自动定心现象，因而可以稳定工作。这一结论使得旋转机械的功率和使用范围大大提高了，许多工作转速超过临界的涡轮机、压缩机和泵等对工业革命起了很大的作用。但是随之而来的一系列事故使人们发现转子在超临界运行达到某一转速时会出现强烈的自激振动并造成失稳。这种不稳定现象首先被Newkirk发现是油膜轴承造成的,仍而确定了稳定性在转子动力学分析中的重要地位。有关油膜轴承稳定性的两篇重要的总结是由Newkirk和Lund写出的,他们两人也是转子动力学研究的里程碑人物。 4石化企业主要有哪些旋转机械，其基本工作原理是什么？ 汽轮机：将蒸汽的热能转换成机械能的涡轮式机械。工作原理：在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。作用与功能：主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活的供热需要。

有关迷宫式密封祥解(教学参考)

有关迷宫式密封祥解 迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。 由于迷宫密封的转子和机壳间存在间隙，无固体接触，毋须润滑，并允许有热膨胀，适应高温、高压、高转速频率的场合，这种密封形式被广泛用于汽轮机、燃汽轮机、压缩机、鼓风机的轴端和的级间的密封，其他的动密封的前置密封。 1 迷宫密封的密封机理 流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。对液体，有流体力学效应，其中包括水力磨阻效应、流束收缩效应；对气体，还有热力学效应，即气体在迷宫中因压缩或者膨胀而产生的热转换；此外，还有“透气效应”等。而迷宫效应则是这些效应的综合反应，所以说，迷宫密封机理是很复杂的。 1.1 摩阻效应 泄露液流在迷宫中流动时，因液体粘性而产生的摩擦，使流速减慢流量（泄露量）减少。简单说来，流体沿流道的沿程摩擦和局部磨阻构成了磨阻效应，前者与通道的长度和截面形状有关，后者与迷宫的弯曲数和几何形状有关。一般是：当流道长、拐弯急、齿顶尖时，阻力大，压差损失显著，泄露量减小。 1.2 流束收缩效应 由于流体通过迷宫缝口，会因惯性的影响而产生收缩，流束的截面减小。设孔口面积为A，则收缩后的流束最小面积为Cc A，此处Cc 是收缩系数。同时，气体通过孔口后的速度也有变化，设在理想状态下的流速为u1，实际流速比u1小，令Cd为速度系数，则实际流速u1为u1= Cd u1于是，通过孔口的流量将等于q=CcCdA u1式中Cc·Cd=α（流量系数）。 迷宫缝口的流量系数，与间隙的形状，齿顶的形状和壁面的粗糙度有关。对非压缩性流体，还与雷诺数有关；对压缩性流体，还于压力比和马赫数有关。同时，对缝口前的流动状态也有影响。因此在复杂型式的迷宫只，不能把一个缝口的流量系数当作所有缝口的流量系数。根据试验，第一级的流量系数小一些，第二级以后的缝口流量系数大一些，一般流量系数常取1。但是尖齿的流量系数比1小，约在0.7左右，圆齿的流量系数接近于1，通常取α=1，计算的泄露量是偏大。 1.3 热力学效应 理想的迷宫流道模型，它是由一个个环形齿隙和齿间空腔串联而成的。气体每通过一个齿隙和齿间空腔的流动可描述如下：在间隙入口处，气体状态为p0，T0和零开始，气体越接近入口，气流越是收缩和加速，在间隙最小处的后面不远处，气流获得最大的速度；当进入空腔，流速截面突然扩大，并在空腔内形成强烈的旋涡。从能量观点来看，在间隙前后，气流的压力能转变为动能。同时，当温度下降（热焓值h减小），气体以高速进入两齿之间的环行腔室时，体积突然膨胀产生剧烈旋涡。涡流摩擦的结果，使气流的绝大部分动能转变为热能，被腔室中

常用橡胶密封材料

四、常用橡胶的特性和用途 1、天然橡胶(NR) 主要特性:为异戊二烯聚合物,其回弹性、拉伸强度、伸长率、耐磨、耐撕裂和压缩永久变形均优于大多数合成橡胶,但不耐油,耐天候、臭氧、氧的性能较差. 用途:使用温度为-60～100℃,适用于制作轮胎、减震零件、缓冲绳和密封零件等。 2、丁苯橡胶（SBR） 主要特性：为丁二烯和苯乙烯共聚物，有良好的耐寒、耐磨性、价格低，但不耐油，抗老化性能较差。 用途：使用温度为-60～120℃,适用制作轮胎和密封零件。 3、丁二烯橡胶（BR） 主要特性：为丁二烯聚合物，耐寒、耐磨、回弹性好，也不耐油、不耐老化。 用途：使用温度为-70～100℃,适用于制作轮胎、密封零件、减震件、胶带和胶管。 4、氯丁橡胶（CR） 主要特性：为氯丁二烯聚合物，拉伸强度、伸长率、回弹性优良，耐天候、耐臭氧老化；耐油性仅次于丁晴橡胶，但不耐合成双酯润滑油及磷酸酯液压油，与金属和织物粘结性好。 用途：使用温度为-35～130℃,适用制作密封圈及其他密封型材、胶管、涂层、电线绝缘层、胶布及配制胶粘胶等。

5、丁晴橡胶（NBR） 主要特性：为丁二烯与丙烯脯共聚物，耐油、耐热、耐磨性好，不耐天候、臭氧老化，也不耐磷酸酯液压油。 用途：使用温度为-55～130℃,适用制作各种耐油密封零件、膜片、胶管和油箱。 6、乙丙橡胶（EPM）（EPDM） 主要特性：EPM为乙烯、丙烯共聚物，EPDM为再加二烯类烯烃共聚物，耐天候、臭氧老化，耐蒸汽、磷酸脂液压油、酸、碱以及火箭燃料和氧化剂；电绝缘性能优良，但不耐石油基油类。 用途：使用温度为-60～150℃,适用作磷酸酯液油系统密封件，胶管及飞机门窗密封型材、胶布和电线绝缘层。 7、丁基橡胶（IIR） 主要特性：为异丁烯和异戊二烯共聚物，耐天候、臭氧老化、耐磷酸酯液压油、耐酸碱、火箭燃料及氧化剂，介电性能和绝缘性能优良，透气性极小，但不耐石油基油类。 用途：使用温度为-60～150℃,适用制作汽车内胎、门窗密封条、磷酸酯液压油系统的密封件，胶客、电线和绝缘层。 8、氯磺化聚乙烯橡胶（CSM） 主要特性：耐天候及臭老化，耐油性随含氯量增大而增大，耐酸、碱。 用途：使用温度为-50～150℃,适用制作胶布、电缆套管、垫圈、防腐涂层及软油箱外壁。

常用密封材料应用领域和特点

常用密封材料应用领域和特点 一、常用密封材料应用领域和特点： NBR—丁晴橡胶/商标名Perbunan?(拜尔公司) 丁晴橡胶是最常用的材料，它具有良好的机械性能，耐矿物基润滑油和油脂。这一特性通常由其所含丙烯晴（ACN）来决定的（ACN在18%~50%之间）。低度ACN 保证了低温性，但耐油性受影响。随着丙烯晴（ACN）的含量提高，则低温性降低，可耐油性有此增强。 丁晴橡胶有着良好的机械性能例如优良的耐磨性、低气体渗透性、耐矿物基润滑油和油脂、液压油H、H-L、H-LP、难燃液压油HFA、HFB、HFC、脂族烃、硅油和油脂、以及温度约80°C的水。 通常是不耐芳香族和氯化碳氢化合物，含高度芳香剂的燃料、极性溶剂、乙二醇制动液和难燃压油HFD等。它对耐臭氧，抗风蚀和抗老化等性能较弱，但在大多数应用场合中并不受太大影响。 FPM—氟橡胶/商标名“Viton?”（杜邦公司Dow Elastomers） 氟橡胶以其耐高温和耐化学制品等良好性能著称。另外，它也具有良好的抗老化和抗氧化、非常低的气体渗透性（特别适合用于高真空装置）。 标准配方氟橡胶具有非常良好的耐矿物油和油脂、脂族烃、芳香族烃、氯化碳氢化合物、燃料、难燃液压油HFD以及许多有机溶剂和化学制品等特点。除了标准配方的氟橡胶以外开发了许多合成聚合物和氟含量（从65％到71％）的不同合成物以适应特殊用途的有用材料，如耐乙醇汽油、耐低温（-35°C）。 氟橡胶通常是不耐热水、蒸汽、极性溶剂、乙二醇制动液和低分子有机酸。EPDM—乙丙橡胶/“Nordel?”（杜邦公司Dow Elastomers） 乙丙橡胶通常具有耐热水、耐蒸汽、耐老化和耐化学制品等特点。它分别用硫磺和过氧化物作为硫化剂进行硫化处理。如选用过氧化物为硫化剂进行硫化的乙丙橡胶其能适用更大的温度范围，并有较低的压缩变形。 乙丙橡胶适用与热水、蒸汽、洗涤剂、氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、硅油和油脂，多种极性溶剂，多种稀酸和化学（药）品。特别推荐其耐乙二醇制动液特性，但它不适用所有的矿物油产品（润滑油、燃料）。 选用硫磺为硫化剂进行硫化的乙丙橡胶其温度范围为-45°C~+130°C；过氧化物为硫化剂进行硫化的乙丙橡胶其温度范围为-50°C~+150°C。VMQ—硅橡胶/商标名“Silopreh?”（拜尔公司） 硅橡胶具有较大的工作温度范围和耐热氧化、耐臭氧老化、耐光老化和耐天候老化性能。与其他橡胶材料相比起机械性能是较差的。一般讲硅橡胶无毒、无味对生理无害；广泛用于食品及医药工业。 标准配方的硅橡胶其工作温度从-55°C到200°C并且耐水（最高温度至100°C）、发动机油和传动油、动物油、植物油和油脂。 硅通常不耐燃料、芳香族矿物油、蒸汽（短时间可达+120°C）、硅油和润滑油、酸和碱金属。 HNBR—氢化丁晴橡胶/商标名“Therban?”（拜尔公司） 氢化丁晴橡胶是获得完全或部分氢化的丁晴橡胶，致使它的耐热、耐氧、耐老化性得到，明显改善并且给予极好的机械性能。其所耐介质可参阅丁晴橡

有关迷宫式密封祥解

有关迷宫式密封祥解 迷宫密封就是在转轴周围设若干个依次排列得环行密封齿,齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔,被密封介质在通过曲折迷宫得间隙时产生节流效应而达到阻漏得目得。 由于迷宫密封得转子与机壳间存在间隙,无固体接触,毋须润滑,并允许有热膨胀,适应高温、高压、高转速频率得场合,这种密封形式被广泛用于汽轮机、燃汽轮机、压缩机、鼓风机得轴端与得级间得密封,其她得动密封得前置密封。 1 迷宫密封得密封机理 流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少得机能称为“迷宫效应”。对液体,有流体力学效应,其中包括水力磨阻效应、流束收缩效应;对气体,还有热力学效应,即气体在迷宫中因压缩或者膨胀而产生得热转换;此外,还有“透气效应”等。而迷宫效应则就是这些效应得综合反应,所以说,迷宫密封机理就是很复杂得。 1、1 摩阻效应 泄露液流在迷宫中流动时,因液体粘性而产生得摩擦,使流速减慢流量(泄露量)减少。简单说来,流体沿流道得沿程摩擦与局部磨阻构成了磨阻效应,前者与通道得长度与截面形状有关,后者与迷宫得弯曲数与几何形状有关。一般就是:当流道长、拐弯急、齿顶尖时,阻力大,压差损失显著,泄露量减小。 1、2 流束收缩效应 由于流体通过迷宫缝口,会因惯性得影响而产生收缩,流束得截面减小。设孔口面积为A,则收缩后得流束最小面积为Cc A,此处Cc 就是收缩系数。同时,气体通过孔口后得速度也有变化,设在理想状态下得流速为u1,实际流速比u1小,令Cd为速度系数,则实际流速u1为u1= Cd u1于就是,通过孔口得流量将等于q=CcCdA u1式中Cc·Cd=α(流量系数)。 迷宫缝口得流量系数,与间隙得形状,齿顶得形状与壁面得粗糙度有关。对非压缩性流体,还与雷诺数有关;对压缩性流体,还于压力比与马赫数有关。同时,对缝口前得流动状态也有影响。因此在复杂型式得迷宫只,不能把一个缝口得流量系数当作所有缝口得流量系数。根据试验,第一级得流量系数小一些,第二级以后得缝口流量系数大一些,一般流量系数常取1。但就是尖齿得流量系数比1小,约在0、7左右,圆齿得流量系数接近于1,通常取α=1,计算得泄露量就是偏大。 1、3 热力学效应 理想得迷宫流道模型,它就是由一个个环形齿隙与齿间空腔串联而成得。气体每通过一个齿隙与齿间空腔得流动可描述如下:在间隙入口处,气体状态为p0,T0与零开始,气体越接近入口,气流越就是收缩与加速,在间隙最小处得后面不远处,气流获得最大得速度;当进入空腔,流速截面突然扩大,并在空腔内形成强烈得旋涡。从能量观点来瞧,在间隙前后,气流得压力能转变为动能。同时,当温度下降(热焓值h减小),气体以高速进入两齿之间得环行腔室时,体积突然膨胀产生剧烈旋涡。涡流摩擦得结果,使气流得绝大部分动能转变为热能,被腔室中得气流所吸收而升高温度,热焓又恢复到接近进入间隙前得值,只有小部分动能仍以余速进入下一个间隙,如此逐级重复上述过程。

常用密封知识

常用密封知识 一、密封的分类、结构及工作原理 （一）密封的基本类型： 密封可分为静密封和动密封两大类。结合面静止的密封称为静密封，结合面产生相对运动的密封称为动密封；静密封主要有垫密封、胶（或带）密封和接触密封三大类；动密封可分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；一般来说，接触式密封的密封性好，但受密封面摩擦磨损限制，仅适用于密封面线速度较低的场合，非接触式密封的密封性较差，适用于线速度较高的场合，在接触式密封中，按密封件的接触位置又可分为圆周（径向）密封和端面（轴向）密封。 非接触动密封有迷宫密封和动力密封等。前者是利用流体在间隙内的节流效应限制泄漏，泄漏量较大，通常用在级间密封等密封性要求不高的场合。动力密封有离心密封、浮环密封、螺旋密封等，是靠动力元件产生压力抵消密封部位两侧压力差以克服泄漏，它有很高的密封性，但能耗大，且难以获得高压力。非接触式密封由于密封面不直接接触，起动功率小，寿命长，如果设计得合理，泄漏量也不会太大，但这类密封是利用流体力学的平衡状态而工作的，如果运转条件发生变化，就会引起泄漏量很大的波动；而且市场上不能直接购到这类密封件，基本上都由用户自行设计。 （二）密封的分类： 按密封的安装或工作状态，密封可分为以下几种： 1．挤压密封：“O”型密封圈、“D”型密封圈、“X”型密封圈、矩形密封圈、其他截面形状。 2．旋转轴唇形密封：内包骨架型、外露骨架型、装配型、组合型。

3．往复运动密封圈：Y型密封圈、U型密封圈、V型密封圈、J型密封圈、L型密封圈、蕾形密封圈、鼓形密封圈、山形密封圈、活塞环密封、组合密封圈（V形组合圈、格莱圈、多件组合结构密封）。 4．密封胶：粘着型、可剥型。 5．填料密封：垫片、填料函。 （三）密封的基本结构及工作原理： 1．静密封主要是广泛应用于端面密封，如管道、泵、阀等法兰连接处各种壳体接合面的各种截面形状的挤压型垫片密封，以及带、胶等填隙型密封。优先选用：“O”型密封圈、“D”型密封圈、矩形密封圈、密封胶、垫片等。 2．旋转动密封主要是用于旋转轴的唇形密封，通常亦称为油封。一般由橡胶材料、金属骨架、金属弹簧组成。金属弹簧通过具有柔性的唇部刃口施加给旋转轴以径向力，防止润滑介质沿轴向外泄漏及外部的灰尘、杂质等浸入。具有所需空间小、易装卸、密封效果好等优点。不足之处是耐压力范围有限，高压、高速油封设计生产技术难度高。 3．往复动密封：以油缸的活塞和活塞杆密封中Y型密封圈为典型代表。密封件唇部的过盈量设计使其获得初始密封效果。一般采用“O”形密封圈、Y形圈、V形圈、蕾形密封圈、鼓形圈、山形圈。 二、“O”型密封圈知识 （一）“O”型密封圈表示方法：（常用的共有3个标准） 1．1976年颁发的GB1235-76国家标准，是目前广泛应用的标准，规定“O”型圈的截面直径为：1.9，2.4，3.1，3.5，5.7，8.6计六种，标注为公称外径×截面直径。2．1982年、1992年、2005年颁发的GB3452.1，都引用的是国际标准，规定“O”型圈的截面直径为：1.8，2.65，3.55，5.3，7.0计五种，标记为公称内径×截面

常用密封材料的特性

常用密封材料的特性 名称代号主要特点工作温度℃主要用途 丁腈橡胶NBR 耐油、耐热、耐磨性好。广泛用于制作密封制品，但不适用 于磷酸酯系列液压油及含极性添加剂的齿轮油。 -40~120用于制造O形圈、油封，适用于一般液压、气动系统的密封。 橡塑复合材料RP材料的弹性模量大，强度高。其它性能同NBR。-30~120用于制造O形圈、Y形圈，防尘圈等，应用于工程机械及高压液压系统 的密封。 夹布橡胶FAB 由NBR与棉布复合而成，强度高，耐磨性好，耐油性比NBR 略有下降，其它性能同NBR。 -30~100用于制造夹布密封，适用于工程机械、冶金设备及高压系统的密封。 氟橡胶FKM 耐热、耐酸碱及其它化学药品；耐油（包括磷酸酯系列液压 油），适用于所有润滑油、汽油、液压油、合成油。 -20~200 适用于耐高温、化学药品、耐燃液压油的密封，在冶金、电力等行业用 途广泛。 硅橡胶PMQ 或 VMQ 耐热、耐寒性好，压缩永久变行小，但机械强度低。 -60~230适用于高、低温下高速旋转密封及食品机械的密封。 聚丙烯酸酯橡 胶ACM 耐热优于NBR，可在含极性添加剂的各种润滑油、液压油、 石油系液压油中工作，耐水较差。 -20~150可用于各种汽车油封及各种齿轮箱、变速箱中，可耐中高温。 乙丙橡胶EPDM 或 EPM 耐气候性好，在空气中耐老化、耐油性一般，可耐氟里昂及 多种制冷剂。 -50~150应用于冰箱及制冷机械的密封。 聚四氟乙烯PTFE 化学稳定性好，耐热、寒性好，耐油、水、汽、化学药品等 各种介质；机械强度较高，耐高压、耐磨性好；磨擦系数极 低，自润滑性好。 55~260 用于制造耐磨环、导向环、挡圈，为机械上常用的密封材料，广泛用于 冶金、石化、工程机械、轻工机械。 尼龙PA 耐油、耐温、耐磨性好，抗压强度高，抗冲击性能较好，但 尺寸稳定性差。 -40~120用于制造导向环、支承环、压环、挡圈。 聚甲醛POM耐油、耐温、耐磨性好，抗压强度高，抗冲击性能较好，有-40~140用于制造导向环、挡圈

02---Samcef Rotor在发动机转子动力特性分析中的应用---周传月

Samcef Rotor在发动机转子动力特性分析中的应用 周月1 ，宗克勤2 传 （1.北京东方极峰科技有限公司，北京100081 ；2.哈尔滨第703研究所，哈尔滨100036） 摘 要：本文首先介绍了依托Samcef Field和Samcef Rotor软件搭建的发动机转子动力特性集成仿真分析系统。其次介绍了转子动力特性分析软件Samcef Rotor的特点、模型及分析功能。最后以四个工程应用实例，着重介绍了Samcef Rotor软件在发动机转子动力特性分析中的应用。 关键词：Samcef Rotor，转子，动力特性，有限元分析 1 引言 随着工业的高速发展，旋转机械转速不断增加，性能不断提高。特别是航空燃气涡轮发动机和舰船用燃气轮机，由于其转速加大，推重比不断提高，因而带来了转子部件的负荷的增加。旋转机械的动力学问题历来就是发动机设计和研究人员关注的问题。发动机是高技术和高可靠性的复杂产品，尤其是高速旋转的转子系统，在其产品开发中有着极其复杂和严格的要求。发动机转子动力学问题是发动机研制和开发的一个重要问题。在转子动力学研究中，计算仿真分析（CAE）具有很重要的地位。无论是讨论转子的动力学特性，分析转子的各种动力学现象，还是进行转子系统的设计，解决旋转机械的有关工程问题等，都离不开计算分析工作。在转子动力学的发展历史中，计算方法与理论研究和工程应用是同步发展的。随着计算机技术和软件技术的飞速发展，计算仿真分析的重要性更为突出。甚至一些无法用理论分析方法解决的复杂问题，也可以使用数值计算的方法得到结果，或通过计算机仿真，揭示某些难以用理论分析方法或实验观察获得的新现象。 在传统的转子动力学分析中，计算分析的主要内容是关于转子弯曲振动的临界转速、不平衡响应和稳定性。有时，还有各种激励下的谐波响应和瞬态响应计算。有些转子系统还需要计算扭转振动的固有频率和响应。随着转子动力学研究工作的深入发展，人们发现轴承、轴承座、支承基础，以及其它有关结构对转子的动力学特性有很大的影响，因而有必要把轴承、轴承座、密封，甚至设备的基础也纳入到转子系统中。SAMTECH公司一直致力于转子动力学数值计算方法的研究，在著名的发动机公司的支持下，开发了大型商业化转子动力学分析软件Samcef Rotor。 SAMTECH公司（https://www.sodocs.net/doc/f517014413.html,）是欧洲最大的CAE软件公司之一，是著名的有限元分析软件Samcef的开发商。SAMTECH公司的前身是比利时列日大学（University of Liege）的宇航实验室，该实验室自从1965年就从事开发商业化的有限元分析软件Samcef的开发。Samcef软件的开发者于1986年脱离列日大学而创建了SAMTECH公司。SAMTECH与航空和航天工业（SNECMA, EADS, AIRBUS, …），以及防卫、汽车、能源、造船和机床等工业有密切的合作。 Samcef系列软件是世界上广泛应用的有限元分析软件。Samcef包括通用有限元分析软件，如前后处理软件Samcef Field、线性分析软件Samcef Linear和非线性分析软件Samcef Mecano等，以及很多特定的专业软件，如转子动力分析软件Samcef Rotor，高压电缆静动力学分析软件Samcef HVS等。其中转子动力分析模块Samcef Rotor是目前世界上唯一的单轴或多轴转子动力学特性大型有限元分析软件。图1是依托Samcef Rotor软件和Samcef Field软件搭建的发动机的转子动力特性集成仿真分析系统。此系统是一完整的转子建模和仿真分析环境，包含发动机转子动力特性分析的各个方面。

阀门常用密封件的材质介绍

阀门常用密封件的材质介绍 流体（气体、液体）的密封是各工业领域所必需的一门通用技术，不仅建筑、石油化工、船舶、机械制造、能源、交通、环境保护等工业离不开密封技术，航空、航天等尖端工业也与密封技术紧密相关。密封技术应用的领域十分广泛，凡是涉及流体的储存、运输、能量转换的装置都存在密封问题。 密封技术的重要性密封失效造成的后果是十分严重的，轻者“跑、冒、滴、漏”造成能源和资源的浪费，重者会使操纵失效，甚至产生火灾、爆炸、环境污染等后果危及人身安全！据初步统计机械设备及武器装备的质量事故中1/3以上是由于密封失效引起的，其中造成严重后果的如：美国挑战号航天飞机推进器O 形密封圈出现故障造成的机毁人亡；俄罗斯联盟号宇宙飞船燃料舱泄露数名宇航员死于非命；我国东方红三号宇航卫星升空后管路泄露无法正常工作。这就是现在的机械制造企业为什么不惜成本选用优质密封产品的原因。 密封材料的发展随着科学技术的发展，密封结构的工作条件更加苛刻。由于被密封的流体的温度，压力及腐蚀性大幅度提高，传统的密封材料如毛毡、麻丝、石棉丝、油灰等已不能满足使用要求，其逐渐被橡胶及其它合成材料所代替。橡胶等合成材料一般为高分子聚合物，在大分子链上带有不同特征的官能团（如：氯、氟、氰基、乙烯基、异氰酸基、羟基、羧基、烷氧基等）成为活性交联点。在催化剂、硫化剂、或高温、高能射线作用下，大分子由线性结构、支化结构转变成空间网状结构，这个过程称为硫化。硫化后的橡胶或其他合成材料，大分子失去原有的流动性，称为具有高弹变形的弹性体。常用的橡胶及合成材料有：天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁胶、丁氰橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。 测定密封材料优劣的性能指标： 1、拉伸性能拉伸性能是密封材料首先要考虑的性能，包括：拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率和扯断永久变形量。拉伸强度是试样拉伸至断裂的最大应力。定伸应力（定伸模量）是在规定伸长时达到的应力。伸长率是试样受规定的拉伸力时引起的变形，用伸长的增量与原长之比。扯断伸长率是试样拉断时的伸长率。拉断永久变形是试样拉伸断裂后标线之间的残余变形。 2、硬度硬度表示密封材料抵抗外力压入的能力，也是密封材料基本性能之一。材料的硬度在一定程度上与其他性能相关，硬度越高相对来说强度越大，伸长率越小，耐磨性能越好，而耐低温性能越差。 3、压缩性能橡胶密封件通常处于受压缩状态，由于橡胶材料的黏弹性，受压缩时压力会随时间减小，表现为压缩应力松弛；除去压力后不能回复原来形状，表现为压缩永久变形。在高温和油类介质中这种现象更为明显，该性能直接关系到密封制品的密封能力的持久性。 4、低温性能用来衡量橡胶密封件低温特性的指标，下面介绍两种测试低温性能的方法：1）低温回缩温度：把密封材料拉伸至一定长度，然后固定，迅速冷却到冻结温度以下，达到平衡后松开试片，并以一定的速度升温，记录式样回

非线性转子 动力学

航空发动机非线性转子碰磨研究 XXX （XXXX 机械工程上海200072） 摘要：综述了国内外非线性转子动力学的研究现状,讨论了非线性转子动力学研究中的7个主要问题,并引述了大量相应的国内外文献,包括:非线性转子动力学研究的一般方法;求解非线性转子动力学问题的数值积分方法;大型转子-轴承系统高维非线性动力学问题的降维求解;基于微分流形的动力系统理论方法;转子非线性动力学行为的机理研究和实验研究;高速转子-轴承系统的非线性动力学设计,最后讨论了非线性转子动力学研究中存在的问题及展望。 关键词：非线性；高速转子；数值积分法 The research for Aeroengine nonlinear rotor WANG Qing-long (Shanghai university mechainal engineering 20072 shanghai) Abstract: Reviewed the research status of nonlinear rotor dynamics both at home and abroad, discusses the seven main in the study of nonlinear rotor dynamics. To questions, and cited a large number of relevant literature both at home and abroad, include: common methods of nonlinear rotor dynamics; To solve the non-linear. Rotor dynamics problems of numerical integral method; Rotor - bearing system of large dimension reduction solution for high dimensional nonlinear dynamics; In the theory of differential dynamic system of the manifold method; Rotor nonlinear dynamics behavior of mechanism research and experiment research; High speed rotor shaft. Bearing system of the nonlinear dynamics design, and finally discusses the problems of nonlinear rotor dynamics research and prospects. Key words: nonlinear; High speed rotor; The numerical integral method. 由于旋转机械系统中各种异常振动的存在,常常引发灾难性的事故。过去研究转子-轴承-基础系统大多采用基于线性转子动力学理论。例如传统转子动力学对转子-轴承系统稳定性问题的研究,一般采用8个线性化的刚度与阻尼特性系数的油膜力模型。对于大型旋转机械中存在的油膜力、密封力、不均匀蒸汽间隙力等严重的非线性激励源,由于数学模型不够完善,以致系统中存在的许多由非线性因素引起的多种复杂动力学行为尚没有彻底搞清,不能满足现代工程设计的需要,迫切需要建立转子-轴承系统的非线性动力学理论,揭示系统存在的各种非线性动力学行为,提出转子-轴承系统的非线性动力学设计方法,研究旋转机械中存在的各种实际问题,这对提高旋转机械运行的稳定性、安全性、可靠性具有重要的现实意义和实际工程背景。 随着非线性动力学理论的发展,非线性转子动力学理论和方法也受到了关注,大量的研究成果使转子动力学面貌一新。但现有的非线性动力学理论和方法在解决高维动力系统方面还存在困难,而工程实际中的转子-轴承-基础系统是一个复杂的高维系统,从而吸引了更多的研究者从事这方面的研究,特别是现代非线性动力学理论在转子动力学中的应用,已成为当今国

常用密封材料

常用填料密封的材料及特性是什么? 常用的填料有: 1、合成纤维加聚四氟乙烯采用合成纤维〔SYNTHEPAK)，在制造时，加入聚四氟乙烯(PTFE)于股线中，然后编织制成，这种制造程序，减少了中心干燥的坏处，适用于旋转、往复式的机械上，以及抗中强度的酸与碱、石油、合成油、溶剂与蒸汽等介质。最高耐压3.5MPa，最高耐温290℃,耐低温一110℃。 2、合成纤维在盘根的角部结合了合成纤维(SYNTHEPAK)，制成了耐用而无污染、抗磨损的盘根。更适于旋转与复式的运动。适用于酸、碱、气体、石油、合成油、蒸汽、盐水与泥浆的介质。最高耐温290℃,耐低温一110℃，最高耐压3.5—17.5Mpa ，转速2250r/min。 3、纤维加黑铅采用人造纤维普通辫编法而成，含有矿物性润滑剂并进行黑铅处理，质地非常柔软，易于安装，对于旧的及公差较大的机械设备，或稍有磨损的轴，其密封效果最佳。适用于高转速、低压至中压的旋转式泵、混合机等。最高耐温1770℃，最高耐压0.1 MPa ，转速1500r/min。 4、聚四氟乙烯又称四氟化乙烯(PTFE)盘根，其特性为摩擦系数低，无污染，百分之百抗腐蚀性，故使用范围非常广泛，sty1e5889以内外交错格子编织方式制成，加有特殊润滑剂，质地柔软，耐用寿命长，适合高转速场合使用。适合于制药、食品、炼油、化学及化妆品等工业。最高耐压lOMPa ,最高耐温104℃，转速1500r/min。 5、麻浸四氟特选长麻纤维，先编成股线，然后含浸聚四氟乙烯，再以普通编织法制成，加有特殊润滑剂，特性坚韧耐用。长久浸于海水中，亦不易腐烂。适用于船舶、纸浆、制糖、电力工业等。最高耐压5MPa，最高耐温104℃，转速1200r/min。 6、石棉浸四氟采用石棉纤维，先编成股线，然后浸入聚四氟乙烯，再以内外交错

故障诊断毕业设计

华北电力大学 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名：班级：机械1003 所在院系：机械工程系所在专业：机械设计 设计（论文）题目：转子裂纹与松动的非线性特性分析 指导教师： 2014 年 4 月10 日 毕业设计（论文）开题报告 一、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不低于2000字的文献综述。（另附） 二、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 随着科学的进步与发展，对旋转机械转速、效率的要求不断提高，转子系统的工作环境越来越恶劣，转子故障时常发生。其中，转轴裂纹和轴承系统松动是比较常见的转子故障，它们对系统的稳定性和安全性有重要的影响。因此，对裂纹转子系统和基础松动进行非线性动态特性分析，对有效提高转子系统的特性和准确地进行故障诊断有重要意义。 本课题主要是分析Jeffcott转子系统中转轴裂纹与松动故障的相关问题。通过查阅大量文献资料，建立了带有裂纹故障的Jeffcott转子系统动力学模型，以MATLAB软件为平台，采用龙格库塔法对系统的动力学方程进行数值仿真计算，编程作出系统在不同参数输入情况下对应的多个分岔图。最后分析比较分岔图情况，得出相应结论。 三、指导教师意见： 对“文献综述”的评语： 2．对学生前期工作情况的评价（包括确定的研究方法、手段是否合理等方面）： 指导教师： 年月日 文献综述 ——非线性转子动力学 摘要：文章综述了非线性转子动力学的研究意义，简要介绍了近年来旋转机械转轴裂纹损伤故障诊断研究的主要成果和发展前景，对旋转机械转子系统的基础松动以及转轴裂纹损伤非线性特性的研究方法、刚度模型和非线性动力学特性问题的国内外研究现状进行了概述，总结了非线性转子动力学研究中存在的一些问题和发展趋势。 关键词：非线性；裂纹损伤；松动 前言 旋转机械被广泛地应用于包括燃气轮机，航空发动机，工业压缩机及各种电动机等机械装置