Page 195 - 《摩擦学学报》2021年第6期

980 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

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5.4 整体大于燕尾螺旋槽. 特别是在3~5 μm区域，双尖槽
DPG
DSG-h g =5
4.6 刚度较10 μm和8 μm槽深的燕尾螺旋槽显著增大，较5 μm
DSG-h g =8 0 槽深的燕尾螺旋槽增幅也达到6%左右.
DSG-h g =10
K q /(10 14 N·s/m 4 ) 3.0 RC R Kq /% 槽的泄漏量值虽有所增大，但其值没超过泄漏量的设
3.8
c. 在间隙约小于3.0 μm区域，双尖槽较燕尾螺旋
2.2
1.4 −20 计值，密封基本性能指标合格.
d. 双尖槽端面密封的泄漏量略有增加，而其端面
0.6
气膜的刚度、开启力和刚漏比均显著优于燕尾螺旋槽
−40
1 3 5 7 9 11 13 15
h o /μm 型密封.
符号说明

Fig. 7 The curve of rigid-leakage ratio with clearance
图 7 刚漏比随端面间隙变化曲线 A— 压力峰值参考点，径向/周向压力分布对比基
准点；
尾螺旋槽的刚漏比均迅速下降. 在端面间隙小于2.5 μm B —径向圆弧槽外边沿侧分界点；
1
区域，刚漏比随端面间隙增大而迅速减小；在端面间 B —径向圆弧槽内边沿侧分界点；
2
隙大于2.5 μm区域，刚漏比随端面间隙增大而呈缓慢 C —周向圆弧槽中间位置与螺旋槽背风侧型线
1
下降，且两种槽型刚漏比下降幅度逐渐趋同. 从刚度 交点；
和泄漏量数值上看，间隙较小时，刚度值大且变化剧 C —周向圆弧槽中间位置与螺旋槽迎风侧型线
2
烈，而泄漏量小且相对稳定，刚漏比在间隙较小时其 交点；
变化趋势主要受刚度值影响. 2)在端面间隙小于6.8 μm C —周向圆弧槽尾部位置；
3
区域，双尖槽刚漏比整体大于燕尾螺旋槽，在端面间 F—开启力/N；
隙大于6.8 μm区域，双尖槽刚漏比整体小于5 μm深燕 h—密封端面气膜厚度，单位μm；
尾螺旋槽. 表明在小间隙区域，双尖槽就泄漏量和刚度 h —密封端面间隙，单位μm；
0
具有较优的综合性能. 3)双尖槽气膜刚漏比整体与5 μm h —燕尾螺旋槽槽深，单位μm；
g
槽深燕尾螺旋槽较接近，在各间隙状态下，两者相对 h —槽1槽深，单位μm；
g1
差大约在7%~-30%之间变化. 如间隙分别为3.5、4.0和 h —槽2槽深，单位μm；
g2
4.5 μm时，双尖槽刚漏比较5 μm槽深的燕尾螺旋槽增 h —槽3/燕尾螺旋槽尾部圆弧槽槽深，单位μm；
g3
幅分别为5.42%、6.12%和6.52%，而间隙分别为14.0、 K—端面流体膜刚度，单位N/m；
14.5和15.0 μm时，双尖槽刚漏比较5 μm槽深的燕尾螺 p—端面任一点处压力，单位MPa；

旋槽增幅分别为-28.67%、-28.92%和-29.01%. p —出口压力，单位MPa；
o
综上，以较大刚度、刚漏比、开启力以及泄漏量不 p —入口压力，单位MPa；
i
3
超标，来整体考查以上分析的四种槽型结构发现：双 Q—泄漏量，单位Nm /s；
尖槽在间隙较小时刚度、刚漏比和开启力整体大于燕 R —双尖槽开启力较燕尾螺旋槽增幅，%；
f
尾螺旋槽，具体是较10 μm和8 μm槽深的燕尾螺旋槽 R —双尖槽泄漏量较燕尾螺旋槽增幅，%；
q
显著增大，而较5 μm槽深的燕尾螺旋槽有小幅增大. R —双尖槽刚度较燕尾螺旋槽增幅，%；
K

R —双尖槽刚漏比较燕尾螺旋槽增幅，%；
4 结论 Kq
r—端面任一位置处半径，单位mm；
a. 当间隙h 为2 μm时，端面气膜压力均在圆弧槽 r —槽3内径，单位mm；
0
g1
区域出现峰值，双尖槽在更大的端面区域(约点整个 r —槽3外径，单位mm；
g2
端面的80%)获得了较大的端面气膜压力. r —密封面外径，单位mm；
o
b. 双尖槽具有更大的开启力、刚度及刚漏比. 在 r —密封面内径，单位mm；
i
间隙小于3.0 μm区域，双尖槽开启力整体大于燕尾螺 α—单槽区周向角，单位(°)；
旋槽；在间隙小于6.0 μm区域，双尖槽气膜刚度整体大 β—螺旋角，单位(°)；
于燕尾螺旋槽；在间隙小于6.8 μm区域，双尖槽刚漏比 θ—极角，单位(°)；