Wybrane problemy dynamiki bezstykowego uszczelnienia czołowego

• Autorzy: Kundera C.

Warianty tytułu

EN

Some problems of dynamic of non-contacting face seal

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy analizowana jest dynamika bezstykowego uszczelnienia czołowego. Przedstawiono opis kinematyki oraz nieliniowy model dynamiki dla uszczelnienia z dwoma pierścieniami zamocowanymi podatnie i wykonującymi ruch obrotowy. Pokazano siły i momenty hydromechaniczne, zawierające składniki sprzęgające równania ruchu. Analizę składników sprzęgających drgania kątowe z drganiami osiowymi (i na odwrót) przedstawiono na przykładach drgań jednego pierścienia podatnie zamocowanego, nie wykonującego ruchu obrotowego, który tworzy parę uszczelniającą z drugim pierścieniem sztywno zamocowanym na wirującym wale z prędkością kątową - omega2 = const. Dodatkowo w obliczeniach przyjęto, że pierścień obracający się posiada stałe przekoszenie względem osi obrotu gamma(r)= const oraz wykonuje przemieszczenia wzdłuż osi obrotu, czyli ma tzw. "bicie" osiowe. Tak opisana kinematyka ruchu pierścieni odpowiada uszczelnieniu typu FMS. Ruch tego pierścienia jest wymuszeniem kinematycznym drgań pierścienia podatnie zamocowanego. W przykładach obliczeniowych ograniczono się do stanów bliskich utraty stabilności. Stwierdzono, że dla zadanej (stałej) prędkości kątowej i przy względnie dużych amplitudach wymuszenia kątowego oraz osiowego, składniki sprzęgające drgania pierścienia podatnie zamocowanego, odgrywają istotną rolę i decydują o stabilności ruchu. Wynika to ze wzrostu wartości siły i momentów hydromechanicznych. Zdefiniowane w niniejszym artykule sprzężenia mogą być wykorzystane w analizie dynamiki innych układów hydromechanicznych, np. wzdłużnych łożysk ślizgowych.

EN

The paper deals with a dynamic analysis of a non-contacting seal. The kinematics of motion and the equations of dynamics of the face seal with two rotating and flexibly mounted rings are presented. Hydrodynamic force and moments containing coupling elements of the equation of motion are also shown. The analysis of the elements cross-coupling the angular and axial vibrations is based on the vibrations of a single non-rotating flexibly mounted ring (stator) in the FMS seal. It is assumed that in the FMS seal model the other ring (rotor) rigidly attached to the shaft rotating with an angular velocity, has constant misalignments in relation to the axis of rotation and a displacement along the axis of rotation. The motion of this ring excites vibrations of the flexibly mounted stator. The calculation examples refer only to states close to the loss of dynamic stability. It was found that for a required (constant) shaft speed and at relatively large amplitudes of angular or axial excitation, the elements coupling the vibrations the flexibly mounted ring play an important role and affect the motion stability. This results from an increase in the value of the hydromechanical face and moments. The couplings defined in this paper can be applied to the analysis of the dynamics of other hydromechanical systems, e.g. axial slide bearings.

Słowa kluczowe

PL

uszczelnienie czołowe; dynamika

EN

face seal; dynamics

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2002
• Tom: nr 1
• Strony: 287--298
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Kundera C.

• Katedra Pojazdów i Sprzętu Mechanicznego Politechniki Świętokrzyskiej, al. 1000-lecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce

Bibliografia

• 1. Green I.: Gyroscopic and support effects on the steady-state response of a non-contacting flexibly mounted rotor mechanical face seal, ASME Journal of Tribology, Vol. 111, pp. 200-208, April, 1989.
• 2. Wileman J.M., Green 1.: Steady-state analysis of mechanical seals with two flexibly mounted rotor, ASME Journal of Tribology Vol. 119, pp. 200-204, No. 1,1997.
• 3. Wileman J.M., Green I.: Stability analysis of mechanical seals with two flexibly mounted rotors. ASME Journal of Tribology, Vol. 120, pp. 145-151,1998.
• 4. Green I. and Etsion I.: Non-linear dynamic analysis of noncontacting conedface mechanical seals, ASLE Transactions, Vol. 29, No. 3, pp. 383-393, 1986.
• 5. Person V., Tournerie B., Frene J.: A numerical study of the stable dynamic behaviour of radial face seals with grooved faces. ASME, Journal of Tribology, Vol. 119, No. 3, 1997, pp. 507-514.
• 6. Etsion I.: Mechanical face seal dynamics 1985-1989. The Shock and Vibration Digest, Vol. 23, No. 4, 1991, pp. 3-7.
• 7. Allaire P.E.: Noncontacting face seals for nuclear applications - a literature review. Lubrication Engineering, Vol. 40, No. 6, 1984, pp. 344-351.
• 8. Kundera Cz.: Aktywne uszczelnianie drgających elementów wirujących. Monografia nr 15, Politechnika Świętokrzyska, Kielce, 1999.