摘 要:针对水润滑立式高速液压主轴存在的端部泄漏问题,提出了以螺旋密封为主要密封方式的密封方案。并采用有限体积法,对不同工况下螺旋密封内部流场进行了非定常紊流数值模拟。研究了螺旋密封结构几何参数及转速和间隙与密封效果之间的关系。结果表明在紊流状态下,随着转速的增大,螺旋密封有效浸油长度减小,但伴随着会出现明显的气吞现象。同时,偏心率对密封效果影响也较大。 关键词:螺旋密封;数值模拟;水润滑;体积率法 应用于高速加工领域的机床主轴,当以水取代油作为其轴承的润滑介质时。因冷却性能更好,主轴转速可以从油润滑的不到6000r/min提高到40000r/min以上。同时,水又具有无污染、来源广泛及成本低等优点,故在高速加工领域具有良好的应用前景。然而,由于水的粘度较低,轴承的轴向密封比较困难,容易发生润滑液的泄漏。应用于立式主轴时,由于重力等的原因,端部泄漏的问题更为严重。在以油为介质的主轴中,螺旋密封得到了广泛的采用,但在水介质的情况下,因轴承的间隙、介质的特性等的不同,其螺旋密封的性能也会有很大的不同。本文作者采用计算流体力学的有限元分析软件,对采用水润滑轴承时主轴端部螺旋密封的主要特性,如有效密封长度、气吞现象和偏心影响进行数值分析,为相关的密封装置的设计提供理论依据。
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