3.4 Сравнение полученных результатов

Используя полученные значения коэффициентов местных гидравлических сопротивлений и гидравлического трения, а также формулу (3.12) для определения силы, действующей на уплотнение со стороны резинового кольца, были построены характеристики уплотнения согласно теоретической модели (3.1 – 3.8). Теоретические и экспериментальные характеристики исследуемого уплотнения приведены на рисунках 3.15 – 3.17.

Рисунок 3.15 – Расходная характеристика уплотнения

Теоретический расход с высокой точностью (погрешность менее 5%) соответствует полученному экспериментальному значению в случае учета силы, действующей на резиновое уплотнительное кольцо. Влияние кольца на величину расхода составляет примерно 20%, что делает обязательным его учет при расчете гидростатического уплотнения узла осевой разгрузки.

Рисунок 3.16 – Зависимость торцового зазора от уплотняемого давления

Полученное отклонение величины экспериментального зазора от теоретического значения согласно полученных результатов составляет около 25% (рис. 3.16). Однако теоретическое решение совпадает с решением, полученным численным путем, поэтому можно утверждать, что отклонение теоретической и экспериментальной величины вызваны погрешностями аналоговой измерительной аппаратуры, в частностью дрейфом нуля. Это подтверждается большим разбросом измеренных точек (рис. 3.16). Несмотря на это полученное экспериментальное значение торцового зазора позволяет качественно отобразить его изменения при изменении уплотняемого давления и частоты вращения ротора. Полученные результаты свидетельствуют, что частота вращения ротора и уплотняемое давление мало влияют на ширину торцового зазора, а значит, исследуемое уплотнение способно выполнять функцию постоянного гидравлического сопротивления.

Приведенная на рис. 3.17 теоретическая эпюра распределение давления в торцовом зазоре с высокой точностью проходит через экспериментальное значение, что подтверждает адекватность полученной теоретической модели.

Рисунок 3.17 – Распределение давления в торцовом зазоре

3.5 Основные результаты 3-й главы

Проведена апробация одномерной модели течения жидкости в подвижной системе координат при расчете гидростатического уплотнения по уравнению осевого равновесия кольца и уравнению расхода.

Для проверки и уточнения теоретической модели проведены экспериментальные исследования торцового гидростатического уплотнения. Приведены полученные экспериментальные данные.

Выполнено численное моделирование течения жидкости в торцовом дросселе уплотнения. Определены коэффициенты местных гидравлических сопротивлений и коэффициент гидравлического трения. Значения коэффициентов следующие: , , . Получена формула для оценки силы, действующей на уплотнение со стороны резинового уплотнительного кольца.

Проведено сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных, подтверждающее адекватность теоретической модели уплотнения. Оценена необходимость учета влияния уплотнительного резинового кольца на характеристики уплотнения. Отклонение расчетных величин, вызванное силой, действующей на уплотнение со стороны резинового кольца составляет порядка 20%, что делает необходимым его учет.

Данные, полученные в ходе исследований, подтверждают возможность эффективного применения торцового гидростатического уплотнения вместо радиального щелевого в узлах осевого уравновешивания ротора насоса, где оно успешно будет выполнять функцию саморегулируемого дросселя с практически постоянным гидравлическим сопротивлением.