牙轮钻头用单金属密封瞬态启动动力学模型与密封性能

作     者：马艺 陈宇涛 孟祥铠 赵文静 彭旭东 MA Yi;CHEN Yutao;MENG Xiangkai;ZHAO Wenjing;PENG Xudong

作者机构：浙江工业大学机械工程学院杭州310023 过程装备及其再制造教育部工程研究中心杭州310023 

出 版 物：《中国机械工程》 (China Mechanical Engineering)

年 卷 期：2022年第33卷第7期

页      面：777-785页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51975527,U1737202) 浙江省自然科学基金(LY21E050009)。 

主　　题：牙轮钻头 单金属密封 动力学模型 数值模拟 密封性能 

摘      要：牙轮钻头的频繁启动以及振动工况直接影响单金属密封的可靠性和工作寿命。基于热-流-固-动耦合场,建立了复杂工况下单金属密封瞬态启动动力学模型,采用有限差分法和Newmark法联合求解润滑方程和动力学方程,考察钻头转速和轴向激励对单金属密封动态密封性能的影响,结果表明:随着钻头不断启动至恒转速阶段,高压(p_(0)=30 MPa)下单金属密封端面液膜沿径向始终呈发散型分布,端面温升在轴向激励下振荡增加至稳定波动,瞬时泄漏率呈正负交替波动状态,幅值远大于稳态泄漏率幅值,特别是当泄漏率为负值时,外径侧泥浆极易侵入密封间隙;单金属密封动态性能随钻头转速和轴向激励载荷增大而进一步恶化。