可控型靜壓氣體密封結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)密封性能的影響實(shí)驗(yàn)研究*

閆欣欣,鄭 嬈,李雙喜*,賈宇寧,陳 楊,李夢竹,張敬博

(1.北京化工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,北京 100029;2.上海天馬微電子有限公司,上海 201201;3.中國船舶集團(tuán)有限公司 系統(tǒng)工程研究院,北京 100094;4.北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司,北京 100176)

0 引 言

可控型靜壓密封是借鑒靜壓軸承相關(guān)理論發(fā)展而來的一種非接觸型密封形式[1]。在密封狀態(tài)下,其閉合力與開啟力由同一組密封氣調(diào)節(jié),達(dá)到了對(duì)端面氣膜[2]的控制效果,使密封氣體得到了最大程度的利用,符合當(dāng)今社會(huì)倡導(dǎo)的工業(yè)節(jié)能與綠色發(fā)展的理念[3]。

可控型靜壓密封具有泄漏量低、開啟力高和氣膜剛度大的特點(diǎn)[4]。但由于運(yùn)行時(shí)的工況條件不斷發(fā)生變化,可控型靜壓密封經(jīng)常會(huì)存在泄漏失效問題[5]。如何在確保密封性能可靠性的同時(shí),降低其加工技術(shù)難度,提高低轉(zhuǎn)速設(shè)備的密封穩(wěn)定性[6-7],同時(shí)又能保證設(shè)備的安全運(yùn)行,已成為靜壓密封研究的重要方向[8]。

李雙喜等人[9]提出了一種新型混合式密封方法,通過分析得到了其氣膜壓力分布狀態(tài)和運(yùn)行工況下的密封性能參數(shù);但是該方法僅探究了動(dòng)壓密封的螺旋槽結(jié)構(gòu),沒有對(duì)靜壓密封相關(guān)槽型結(jié)構(gòu)的混合密封性能進(jìn)行研究。張樹強(qiáng)等人[10]通過將攝動(dòng)法移植到混合式密封追隨性的過程,分析了靜環(huán)的軸向自振穩(wěn)定性,提出了臨界失穩(wěn)判據(jù);但該研究僅驗(yàn)證了一種典型結(jié)構(gòu),未對(duì)其他結(jié)構(gòu)參數(shù)在混合式密封性能上的影響做出說明和解釋。

郝戰(zhàn)焱等人[11]基于氣體潤滑理論,采用平衡膜厚度作為調(diào)控指標(biāo)的方法,研究了實(shí)際工況下調(diào)控比對(duì)密封性能參數(shù)的影響規(guī)律,推導(dǎo)出了正交坐標(biāo)系下的密封調(diào)控方程;但是該研究中的節(jié)流孔數(shù)一定,難以說明不同節(jié)流孔數(shù)量下調(diào)控指標(biāo)的適用性。車健等人[12]基于大渦湍流模型,研究了節(jié)流孔的出氣模式對(duì)靜壓干氣密封的影響,以及節(jié)流孔位置和氣膜厚度對(duì)單列孔節(jié)流靜壓干氣密封穩(wěn)態(tài)性能的影響;但該研究中并沒有分析節(jié)流孔數(shù)量對(duì)氣膜厚度和密封穩(wěn)態(tài)性能的影響。

STOLARSKI T A等人[13]提出了均壓槽概念,發(fā)現(xiàn)了均壓槽可以提高密封端面的氣膜剛度,并且獲得了更大的開啟力;但該研究僅分析了均壓槽位置和均壓槽高度對(duì)密封性能的影響,忽略了均壓槽寬度對(duì)密封性能的影響,因此,該研究的結(jié)論缺乏全面性。XU H J等人[14]采用實(shí)驗(yàn)的方法,研究了均壓槽的徑向槽寬比對(duì)干氣密封性能的影響規(guī)律;但其沒有分析均壓槽幾何尺寸對(duì)氣膜膜厚和開啟力的影響。王婷等人[15]基于微型機(jī)床的氣浮導(dǎo)軌模型,研究了不同結(jié)構(gòu)的均壓槽對(duì)軸承承載能力的影響,發(fā)現(xiàn)了直線型均壓槽的氣膜壓力分布更加均勻,壓力下降速度更加緩慢;但該研究中的均壓槽位置固定,不足以說明當(dāng)均壓槽位置發(fā)生改變時(shí),氣膜壓力的分布效果與當(dāng)前研究結(jié)果具有一致性。

總體而言,前人對(duì)靜壓密封性能的研究主要集中于單一的結(jié)構(gòu)參數(shù),沒有對(duì)多結(jié)構(gòu)參數(shù)下的密封性能展開研究,導(dǎo)致其研究結(jié)果缺乏普適性,難以獲得最佳的靜壓密封結(jié)構(gòu)。

因此,筆者采用有限元數(shù)值分析軟件,建立可控型靜壓密封氣膜流場模型,針對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的可控型靜壓密封性能進(jìn)行研究,分析密封端面結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)可控型靜壓密封性能的影響程度,揭示結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)可控型靜壓密封的影響機(jī)理,以獲得最佳的參數(shù)區(qū)間;最后,采用試驗(yàn)的方法對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。

1 密封原理與密封性能參數(shù)

1.1 密封原理

可控型靜壓密封結(jié)構(gòu)的示意圖如圖1所示。

圖1 可控型靜壓密封結(jié)構(gòu)示意圖

可控型靜壓密封主要由動(dòng)環(huán)座、動(dòng)環(huán)、靜環(huán)座、靜環(huán)、彈簧、O形圈、轉(zhuǎn)軸等組成。通常采用的方法是將打孔的紅寶石鑲嵌在靜環(huán)端面上,以此來獲得靜環(huán)節(jié)流孔。

可控型靜壓密封在工作狀態(tài)下,密封氣體進(jìn)入靜環(huán)座流道,首先,其作用在靜環(huán)上側(cè)面端面上,與彈簧共同形成閉合力;然后,在密封端面開啟后,隨著兩密封端面的間隙逐漸增大,氣體在密封端面形成的開啟力逐漸下降;最后,直至開啟力與閉合力平衡,密封端面形成一層微米級(jí)氣膜,有效的靜壓密封得以形成。

由于可控型靜壓密封面由同一組密封氣壓調(diào)節(jié),可以實(shí)現(xiàn)密封端面的可控調(diào)節(jié),因此,其被稱為可控型靜壓密封。

1.2 密封性能參數(shù)

1.2.1 內(nèi)外泄漏量m

可控型靜壓密封的泄漏量m由內(nèi)外泄漏量m1和m2構(gòu)成[16],其可以利用兩側(cè)出口速度對(duì)出口面積分得到。具體的表達(dá)式如下:

m1=?u1dsout1

(1)

m2=?u2dsout2

(2)

式中:m1為內(nèi)泄漏量,L/h;m2為外泄漏量,L/h;u1為計(jì)算流場內(nèi)側(cè)出口處橫向速度,m/s;u2為計(jì)算流場外側(cè)出口處橫向速度,m/s;sout1為計(jì)算流場內(nèi)側(cè)出口面積,m2;sout2為計(jì)算流場外側(cè)出口面積,m2。

1.2.2 氣膜厚度δ

可控型靜壓密封氣膜厚度與運(yùn)行狀態(tài)下的開啟力相關(guān)。

在計(jì)算不同氣膜厚度下的開啟力后,筆者采用最小二乘法擬合氣膜開啟力,即關(guān)于氣膜厚度的多項(xiàng)式[17],以獲取不同開啟力下的膜厚;再采用對(duì)應(yīng)氣膜面積下的壓力積分,獲得可控型靜壓密封開啟力的大小。

其表達(dá)式如下:

Fopen=?pds氣膜

(3)

式中:Fopen為開啟力,N;p為氣膜壓力,Pa;s為計(jì)算流場氣膜面積,mm2。

1.2.3 氣膜剛度K

氣膜剛度[18]體現(xiàn)了可控型靜壓密封氣膜對(duì)密封狀態(tài)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)程度,是反映密封性能的重要參數(shù)。

氣膜剛度計(jì)算如下式所示:

(4)

式中:K為氣膜剛度,N/m;δ為氣膜厚度,μm。

2 密封計(jì)算模型及計(jì)算流程

2.1 計(jì)算模型

可控型靜壓密封端面的節(jié)流孔和均壓槽是必不可少的結(jié)構(gòu)。

節(jié)流孔可以控制氣體流量,均壓槽可以使氣膜壓力的分布更加均勻,同時(shí)起到二次節(jié)流的作用?？煽匦挽o壓密封的均壓槽具有多種形式。綜合考慮加工和氣壓分布狀態(tài)可知,典型的環(huán)形槽[19]具有最佳的槽型結(jié)構(gòu)。因此,下面筆者采用環(huán)形槽進(jìn)行研究。

環(huán)形槽結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 環(huán)形槽結(jié)構(gòu)

筆者的研究主要圍繞可控型靜壓密封節(jié)流孔數(shù)量和直徑尺寸、均壓槽尺寸和位置、端面寬度3個(gè)方面對(duì)密封性能的影響而展開。

可控型靜壓密封結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

表1 可控型靜壓密封結(jié)構(gòu)參數(shù)

可控型靜壓密封的性能參數(shù)分析對(duì)象為其端面的氣膜流場。

可控型靜壓密封流場二維模型如圖3所示。

圖3 可控型靜壓密封流場二維模型

從圖3中可以看出:密封氣壓力Pop經(jīng)節(jié)流孔進(jìn)入密封端面,形成開啟力,產(chǎn)生端面氣膜,使可控型靜壓密封端面分離;隨著氣膜流動(dòng)密封氣體沿密封端面向內(nèi)外兩側(cè)泄漏,密封外側(cè)泄漏流向被密封介質(zhì)Pme,密封內(nèi)側(cè)泄漏流向大氣環(huán)境Pair。

可控型靜壓密封工況參數(shù)如表2所示。

表2 可控型靜壓密封工況參數(shù)

2.2 邊界條件和網(wǎng)格劃分

2.2.1 邊界條件

可控型靜壓密封的氣膜面域較寬、厚度較薄,因此,采用層流模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算較為合適。節(jié)流孔上端面設(shè)置為流場入口,氣膜內(nèi)外泄漏出口為流場出口?？煽匦挽o壓密封為中心對(duì)稱的周期模型,筆者取1/6可控型靜壓密封模型作為研究對(duì)象,并在膜兩側(cè)設(shè)置周期性邊界條件,其余設(shè)置為壁邊界[20-23]。

2.2.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證

為保證計(jì)算結(jié)果精確有效,提高仿真計(jì)算效率,筆者對(duì)模型網(wǎng)格進(jìn)行了無關(guān)性驗(yàn)證。

網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證如圖4所示。

圖4 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證

筆者以可控型靜壓密封開啟力作為網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證判斷依據(jù)。

在網(wǎng)格細(xì)化過程中,密封開啟力先快速減少,隨后趨于平穩(wěn)。進(jìn)行分析時(shí),筆者選取網(wǎng)格單元數(shù)量為118 100個(gè),網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)為206 200個(gè),此時(shí)網(wǎng)格平均單元質(zhì)量為0.98,仿真計(jì)算效果良好,證明了該模型計(jì)算的合理性。

2.3 計(jì)算流程

獲取密封性能參數(shù)的仿真計(jì)算流程如圖5所示。

圖5 仿真計(jì)算流程

3 計(jì)算結(jié)果

3.1 云圖結(jié)果

通過計(jì)算獲得可控型靜壓密封氣膜壓力與速度分布云圖,如圖6所示。

圖6 可控型靜壓密封氣膜壓力與速度分布云圖

1)從圖6(a)和圖6(c)中可以看出:均壓槽處的氣膜壓力最大,沿著可控型靜壓密封端面直徑矢量方向氣膜壓力逐漸降低;靠近密封側(cè)時(shí),氣膜壓力與外側(cè)壓力基本相同。當(dāng)被密封介質(zhì)無壓時(shí),均壓槽兩側(cè)的氣膜壓力分布基本一致;當(dāng)被密封介質(zhì)壓力高于大氣壓時(shí),密封外側(cè)承受更高的壓力,此時(shí)靠近外側(cè)的氣膜高壓區(qū)域較寬,而靠近內(nèi)側(cè)的氣膜高壓區(qū)域較窄。

2)從圖6(b)和圖6(d)中可以看出:速度分布也呈現(xiàn)相似的規(guī)律,氣體沿節(jié)流孔進(jìn)入氣膜的過程中,氣體在節(jié)流孔出口處產(chǎn)生較大的沖擊作用,因此,在該位置形成了一個(gè)較大速度區(qū)域。

3.2 節(jié)流孔對(duì)密封性能影響

3.2.1 節(jié)流孔數(shù)量對(duì)密封性能影響

節(jié)流孔數(shù)量對(duì)可控型靜壓密封性能的影響如圖7所示。

圖7 節(jié)流孔數(shù)量對(duì)可控型靜壓密封性能的影響

1)根據(jù)圖7(a)和圖7(b)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):相同密封氣體壓力下,節(jié)流孔數(shù)量的增加對(duì)于內(nèi)外泄漏量和工作膜厚產(chǎn)生的影響較小。這是由于孔數(shù)增多時(shí)氣流量增加,而密封氣體壓力不變,所以密封氣膜壓力不變。由此可見,密封端面氣膜膜厚和內(nèi)外泄漏量變化很小。

2)根據(jù)圖7(c)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):在不同密封氣體壓力下,隨著節(jié)流孔數(shù)的增加,氣膜的剛度迅速下降,當(dāng)節(jié)流孔個(gè)數(shù)超出16個(gè)時(shí),其氣膜剛度逐漸趨于穩(wěn)定。這是由于隨著節(jié)流孔數(shù)增加,可控型靜壓密封氣膜面積相應(yīng)減少,導(dǎo)致密封端面開啟力下降,氣膜剛度會(huì)逐漸降低;節(jié)流孔數(shù)增長到一定數(shù)量時(shí),形成的開啟力與閉合力相等,此時(shí)氣膜剛度穩(wěn)定不變。

3.2.2 節(jié)流孔直徑對(duì)密封性能影響

節(jié)流孔直徑對(duì)可控型靜壓密封性能的影響如圖8所示。

圖8 節(jié)流孔直徑對(duì)可控型靜壓密封性能的影響

1)根據(jù)圖8(a)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):隨著節(jié)流孔直徑的增加,氣體通過節(jié)流孔的流速逐漸增大,泄漏量均有一定的增長;當(dāng)?shù)竭_(dá)直徑0.15 mm后,泄漏量增加趨勢逐漸放緩,基本維持不變。

2)根據(jù)圖8(b)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):在不同密封氣體壓力下,工作膜厚呈現(xiàn)先增加隨后變?yōu)槠骄彽内厔?。在Pop=0.4 MPa的工況下,當(dāng)節(jié)流孔直徑從0.1 mm～0.15 mm變化的增加過程中,工作膜厚增加了7.8%;當(dāng)節(jié)流孔直徑從0.15 mm～0.25 mm變化時(shí),工作膜厚僅增加了1.8%。

3)根據(jù)圖8(c)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):氣膜剛度呈現(xiàn)快速下降的趨勢,當(dāng)Pop=0.4 MPa時(shí),節(jié)流孔直徑從0.1 mm～0.3 mm的增加過程中,氣膜剛度下降了98.5%。

綜上所述:節(jié)流孔數(shù)在8個(gè)～12個(gè),孔直徑在0.15 mm～0.25 mm時(shí),可控型靜壓密封的各項(xiàng)密封性能較好。

3.3 均壓槽對(duì)密封性能影響

3.3.1 均壓槽尺寸對(duì)密封性能影響

均壓槽尺寸對(duì)可控型靜壓密封性能的影響如圖9所示。

圖9 均壓槽尺寸對(duì)控型靜壓密封性能的影響

1)根據(jù)圖9(a)和圖9(b)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):均壓槽高度一定時(shí),隨著均壓槽寬度的增加,可控型靜壓密封泄漏量和工作膜厚增大。這是因?yàn)榫鶋翰蹖挾仍黾訒r(shí),密封端面氣膜面積增加,氣膜體積增大,進(jìn)入密封端面的氣體量增大,導(dǎo)致內(nèi)外泄漏量和工作膜厚都有一定增長。

2)根據(jù)圖9(c)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):在相同的均壓槽高度下,氣膜剛度隨均壓槽寬度的增加逐漸增大;相同均壓槽寬度下,隨均壓槽高度的增加,氣膜剛度逐漸降低。當(dāng)均壓槽高度h=0.3 mm時(shí),均壓槽寬度在1 mm～5 mm的增加過程中,氣膜剛度增加了48%;均壓槽寬度在w=5 mm時(shí),均壓槽高度在0.1 mm～0.5 mm的增加過程中,氣膜剛度減少了37%。

3)以上結(jié)果表明:當(dāng)均壓槽高度一定時(shí),均壓槽越寬,氣膜的承載能力就越好。

3.3.2 均壓槽位置對(duì)密封性能影響

均壓槽位置對(duì)可控型靜壓密封性能的影響如圖10所示。

圖10 均壓槽位置對(duì)可控型靜壓密封性能的影響

筆者采用中心圓位置對(duì)均壓槽的位置進(jìn)行判斷。其中,均壓槽位置以均壓槽中心圓與可控型靜壓密封端面中心圓的距離表示;以密封端面中心圓為基準(zhǔn)點(diǎn),靠近密封端面外側(cè)規(guī)定為負(fù),反之則為正。

1)根據(jù)圖10(a)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):均壓槽位置由負(fù)到正的過程中,在不同密封氣體壓力下,泄漏量m1逐漸增大,泄漏量m2逐漸降低。

根據(jù)圖10(b)數(shù)據(jù)可以以發(fā)現(xiàn):當(dāng)Pop=0.4 MPa時(shí),均壓槽位置從-1 mm～1 mm偏移的過程中,工作膜厚分別上升了0.031%和0.029%。

根據(jù)圖10(c)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):由于可控型靜壓密封端面面積不變,所以膜壓分布總面積不變,膜壓分布不受均壓槽位置變化的影響,因此,氣膜剛度基本保持不變。當(dāng)Pop=0.4 MPa,在均壓槽位置偏移2 mm的過程中,氣膜剛度上下浮動(dòng)不超過0.4%。

2)從圖10(a)和圖10(b)可以看出:均壓槽位置距離密封端面內(nèi)側(cè)約0.5 mm處,內(nèi)外泄漏量達(dá)到一致,并且此時(shí)兩側(cè)膜壓分布幾乎一致,可控型靜壓密封可以達(dá)到較好的密封性能。

3)綜合分析可知:考慮密封性能和加工制造的難度,筆者選取均壓槽寬度在2 mm～4 mm之間,均壓槽高度在0.15 mm～0.25 mm之間,均壓槽位置距離密封外側(cè)約0.5 mm處,可控型靜壓密封可以展現(xiàn)較好的密封性能。

3.4 端面寬度對(duì)密封性能影響

端面寬度對(duì)可控型靜壓密封性能的影響如圖11所示。

圖11 端面寬度對(duì)可控型靜壓密封性能的影響

1)根據(jù)圖11(a)和圖11(b)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):隨著端面寬度的增加,內(nèi)外側(cè)泄漏量逐漸降低,工作膜厚呈線性減少。這是由于端面寬度的增加,會(huì)使氣膜面積隨之增加,可以承載的氣體體積增大,兩側(cè)泄漏的氣體和工作膜厚隨之減少。當(dāng)Pop=0.4 MPa時(shí),端面寬度從21.5 mm～29.5 mm的增加過程中,工作膜厚下降了36%,內(nèi)泄漏量下降了34%,外泄漏量下降了27%。

2)根據(jù)圖11(c)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):氣膜剛度隨端面寬度的增加略有下降。這是由于端面寬度的增加使可控型靜壓密封端面容納更多氣體,端面氣膜膜壓分布更加廣泛,氣膜承載能力提高,所以氣膜剛度略有降低。

過大的端面寬度會(huì)使可控型靜壓密封整體結(jié)構(gòu)增大,造成材料的浪費(fèi)。因此,經(jīng)綜合考慮,密封端面寬度選擇23 mm～27 mm較為合理,該范圍的端面寬度既可以實(shí)現(xiàn)良好的密封性能,又降低了材料使用和加工成本,具有良好的適用性和經(jīng)濟(jì)性。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了對(duì)上述數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證,筆者搭建了試驗(yàn)臺(tái),并進(jìn)行了裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容主要是通過測量可控型靜壓密封的總泄漏量,以此來驗(yàn)證數(shù)值模擬的結(jié)果。

筆者自主設(shè)計(jì)了一套可控型靜壓密封試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)裝置裝配圖如圖12所示。

圖12 試驗(yàn)裝置裝配圖

在可控型靜壓密封裝置中,動(dòng)環(huán)與動(dòng)環(huán)座、靜環(huán)與靜環(huán)座均通過防轉(zhuǎn)銷固定,靜環(huán)座與機(jī)座相互聯(lián)接,動(dòng)環(huán)座與軸套通過螺栓相連。當(dāng)靜壓密封裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),軸套帶動(dòng)動(dòng)環(huán)組件隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),靜環(huán)則保持相對(duì)靜止。

試驗(yàn)裝置實(shí)物如圖13所示。

圖13 試驗(yàn)裝置實(shí)物

試驗(yàn)中,筆者設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)速n為1 200 r/min,被密封介質(zhì)壓力為0.2 MPa,密封氣壓力變化范圍為0.2 MPa～0.4 MPa,測量可控型靜壓密封裝置總泄漏量Q[24]的公式如下:

Q=m1+m2

(5)

泄漏量采用電顯式流量采集器來測量,采集器實(shí)物圖如圖14所示。

圖14 電顯式流量采集器

該采集器所采集的數(shù)據(jù)能夠精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位,且相對(duì)誤差不超過5%。筆者將測量的數(shù)據(jù)記錄在案,并將其與數(shù)值模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果圖如圖15所示。

圖15 數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果圖

由圖15可知:試驗(yàn)研究結(jié)果和數(shù)值分析結(jié)果與密封氣體壓力的變化趨勢基本一致,且最大誤差不超過6%。

試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)結(jié)果表明了數(shù)值模擬分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性。

5 結(jié)束語

針對(duì)可控型靜壓密封在恒定轉(zhuǎn)速和被密封介質(zhì)壓力下的泄漏問題,筆者建立了可控型靜壓密封氣膜流場模型,針對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的可控型靜壓密封性能進(jìn)行了研究,揭示了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)可控型靜壓密封的影響機(jī)理,獲得了最佳的參數(shù)區(qū)間;最后,采用試驗(yàn)的方法對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。

研究結(jié)論如下:

1)相比于數(shù)量,節(jié)流孔直徑對(duì)可控型靜壓密封性能的影響更為顯著,當(dāng)節(jié)流孔個(gè)數(shù)在8個(gè)～12個(gè),節(jié)流孔直徑在0.15 mm～0.25 mm之間,可控型靜壓密封具有更好的密封性能;

2)均壓槽高度對(duì)氣膜剛度影響較大,隨著均壓槽高度的增加,氣膜剛度迅速降低;在均壓槽位置由負(fù)至正的過程中,內(nèi)外泄漏量增長趨勢相反,當(dāng)其位置距離密封內(nèi)側(cè)約0.5 mm時(shí),可控型靜壓密封的內(nèi)外泄漏量達(dá)到一致,有效提升了裝置的密封性能;

3)端面寬度的增加提高了氣膜承載能力,可控型靜壓密封的整體密封性能獲得優(yōu)化,結(jié)合密封性能和成本因素,建議可控型靜壓密封端面寬度控制在23 mm～27 mm范圍內(nèi)為宜。

在后續(xù)工作中,筆者將針對(duì)可控型靜壓密封的運(yùn)行穩(wěn)態(tài)性能展開深入研究,以提高靜壓密封裝置在運(yùn)行狀態(tài)下的密封性能。