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激光加工多孔端面机械密封是一种新型密封,能够实现非接触,具有良好的润滑性能和密封性能.然而,目前对激光加工多孔端面机械密封的研究少有文献报道.该文从激光加工多孔端面机械密封的动力学分析入手,采用有限差分数值计算方法,深入研究了密封面结构参数和操作参数对液膜压力的影响.在此基础上,采用理论分析、数值计算和实验台架试验等方法系统地开展激光加工多孔端面机械密封的摩擦性能和密封性能研究,主要研究内容和结论如下:1.建立了激光加工多孔端面机械密封的流体动力学分析模型,根据假设,一个孔栏上的液膜压力分布可表征整个密封面上的液膜压力.将参数进行无量纲化,采用有限差分法对激光加工多孔端面机械密封进行了详尽地分析和参数研究,并利用MATLAB计算机软件得到了无量纲压力的三维分布情况.由计算分析可知,液膜平均压力随着液体粘度和转速的增加、密封间隙的减小而增大.另外,微孔密度和微孔深径比的对液膜平均压力有很大影响,对其进行优化,可使平均液膜压力达到最大.2.对激光加工多孔端面机械密封的摩擦磨损性能进行了深入研究,理论推导得到了在密封端面间为液体摩擦时端面间的摩擦力矩表达式,其结果与试验结果接近.采用理论计算和试验相结合的方法,研究了操作参数和结构参数对摩擦磨损性能的影响,结果表明,与普通光滑平面机械密封相比,激光加工多孔端面机械密封具有摩擦系数低,磨损量小,端面温升小等优点.在微孔半径一定时,对微孔深度和微孔密度进行优化,可使端面间的摩擦系数最小.3.理论推导得到了激光加工多孔端面机械密封的泄漏率计算公式,并进行了试验验证,结果表明:理论计算结果与试验结果接近,且激光加工多孔端面机械密封的泄漏率比普通光滑平面机械密封的泄漏率低.4.分析了操作参数和微孔结构参数对密封开启力和液膜刚度的影响,揭示了激光加工多孔端面机械密封的工作机理.分析结果表明:激光加工多孔密封端面间的液膜具有正刚度,因此液膜能够抵抗外来干扰,具有恢复能力,使密封具有很好的稳定性.5.成功地探索了在密封端面上激光加工出工不同几何参数微孔的工艺;自行设计了专门的机械密封试验装置,建立了端面摩擦力矩、端面温升和泄漏率的测量与数据采集系统,并研究分析了端面性能的评价指标.