外装式艉轴机械密封试验台的设计与试验.pdf

液压气动与密封/2014年第06期
doi:10.3969/issn.1008-0813.2014.06.012
外装式艉轴机械密封试验台的设计与试验
姚刚,郭文勇,王素华
(海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033
摘要:研制了与实装相一致的外装式艉軸机械密封的试验台,该试验台能实现对试验装置机械密封泄漏量、密封端面温度、介质乐力
等参数的有效测量。进行了机械密封试验,试验结果与理论分析一致,验证了该试验台的可靠性。
关键词:外装式;机械密封;试验台;设计
中图分类号:TH137文献标识码:A文章编号:1008-(0813(2014)06-0040-0
The Design and Test of Externally Mounted Marine
Stern Shaft Mechanical Seal Testing Device
YAO Gang, GUO Wen-yong, WANG uhua
( College of Power, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)
Abstract: A extemally mounted mechanical seal testing device of marine stem shaft was designed. It can take effective measurement of
the leakage, seal surface temperature and medium pressure, etc. A mechanical seal experiment was taken, which show the uniformity of
testing result and theory analysis and verified the reliability of the device
Key words: externally mounted; mechanical seal; testing device; design
0引言
使用可靠,密封效果好,工作寿命长,结构简单,制造和
艉轴密封裝置安裝在艉轴管的端部,起到保持水
维修方便。
近年来,艉轴机槭密封的泄漏问题一直困扰着我
密,防止海水大量漏入舱内,对于油润滑的艉管轴承,国船舶的正常使用,总结艉轴机械密封失效形式,寻找
以下的底部,管理人员难以接近,一旦艉管密封装置发
失效原因,进一步实现实时监控是我国船舶行业亟待
生问题,就可能迫使舰船进坞或上排修理,因此要求它
解决的问题。
目前,对于机械密封实验研究主要集中在泵用、釜
用密封中,研究中所搭建的实验台也多为内装、内流
收稿日期:2013-10-08
作者简介:姚网刚(1984-),男,湖北武汉人,工程师,硬士研究生,主要研究
式。而艉轴机械密封多为外装外流式,针对这种形式而
方向为液压及密封
搭建的实验台较少。本文针对外裝式艉轴机械密封监
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増加支撑裝置的减振缀冲部件等。通过这些措施,可以
参考文献
有效改变系统结构固有频率和降低桭动峰值,进而防[]杜冬菊潜艇水平舵液压管道减振降噪研究『D.青岛:中国海
止结构共振的发生。
洋大学,2003.
4结東语
21李伟刚,王春健,李兵尚.船舶液压动力站管路振动与噪声的
分析控制!机床与液压,2011f0).
本文仅对液压动力站的单根管路进行了有限元分3]」徐丽琼船舶输流管道系统的振动研究[]武汉:武汉理工大
析,并提出了减振降噪的措施。但是,对于动力站多根管
学,2009
路的研究还有待进一步探索。且在以上的有限元分析中
[41刘延俊液压与气压传动M]北京:机械工业出版社,2003.
对于管内流动液体的温度以及粘度的影响都没有考虑
[5]梁利华.液压传动与电液伺服系统M哈尔滨:哈尔滨工程大
而在实际的工况下,温度和粘度都可能发生变化并对管
学出版社,2005
李建明,陈飞.液压传动技术发展现状与前景展望J机床与
路的振动产生影响。在后面的工作中,应对此进行考虑。
液压,2009,(8)
这将对液压动力站管路的减振降噪产生实际意义。
?张利平.液压传动与控制MJ西安:西北工业大学,2005
40
Hydraulics Pneumatics Seals/No06.2014
测的需求建立了艉轴机械密封试验台,以下将重点介机械密封及其试验台有了较全面的了解。在此基础上,
绍试验装置的结构、技术参数以及相关的测试功能,并制定了以下设计方案。
着重对于试验台的密封试验进行讨论。
试验台架示意图如图2所示,主要由变频电机、模
1试验台的设计和研制
拟艉轴、支撑轴承、机械密封、水箱、温度传感器、电涡
流传感器、振动传感器和联轴器等组成。在底座上安装
根据机械密封试验台的设计需要,确定试验台由由电机带动的模拟艉轴、机械密封和水箱,机械密封装
试验台本体和计算机辅助测试系统两部分组成,各部于支撑轴承和水箱之间,模拟艉轴穿于水箱内,密封介
分的构成如图1所示。
质从水箱内经轴密封流入机槭密封的密封端面处,起
艉轴机械密封试验台
到冷却作用。
介质入口
机械密封
试验台本体
计算机测试系统
船用艉
端液
质『面」面膜转振
传压「泄」温厚速动
联轴器
量杯箱
轴水「动「カ『漏」「度「度「测「测
机箱机收
测测量量
底座
械密封一
构节「集
量量模「模
装装
模模块「「块
置置
块块
图2艉轴机械密封试验台架示意图
试验台架的搭建主要围绕着舰船艉轴机械密封裝
图1艉轴机械密封试验台结构框图
置的状态评估研究为中心来设计。如图3所示为试验
试验台本体主要是指构成试验台的机械密封本整体台架,图4为试验密封及水箱,试验的测量过程中
体、传动系统、液压系统等部分,具体有
主要可以对主轴转速、介质压力、密封端面温度、液膜
(1)机械密封本体。本试验台所用机械密封为外装膜厚、泄漏量以及弹簧压缩量等几个参数进行实时监
式船用艉轴机械密封;
控。为了测量和调整弹簧压缩量,在底座上安装有导
(2)水箱。水箱主要用于注入密封介质(冷却水),轨,可以沿轴向移动水箱。在水箱表面安有压力表,可
并使介质能流至密封端面处;
用来测量介质内压力。沿静环径向安装有温度传感器
(3)密封介质供应装置。该装置主要用于向密封腔(见图5),可以测出动环与静环接触表面温度,在静环
内供应密封介质;
上还接有电涡流传感器,可以测出轴向动环与静环之
(4)介质压力调节保持装置。该装置主要用于向密间的距离。动环与静环之间的端面泄漏的介质可由量
封腔内介质加压;
杯进行测量。
(5)传动机构,试验台需要传动装置带动机械密封F
运转,并且要求传动装置输出的转速可调;
(6)泄漏液收集装置,泄漏液收集装置负责收集从
密封端面处泄漏的介质,用于测量机械密封不同工况