Page 31 - 摩擦学学报2025年第5期

第 45 卷 第 5 期 摩擦学学报（中英文） Vol 45 No 5
2025 年 5 月 Tribology May, 2025

DOI: 10.16078/j.tribology.2023256 CSTR: 32261.14.j.tribology.2023256

郭俊德, 王晓鹏, 周月鹏, 王志红, 杜姗, 曹岩, 贾谦. 考虑动环受热变形的机械密封润滑性能分析[J]. 摩擦学学报（中英文）,
2025, 45(5): 665−675. GUO Junde, WANG Xiaopeng, ZHOU Yuepeng, WANG Zhihong, DU Shan, CAO Yan, JIA Qian.
Considering the Lubrication Performance Analysis of Mechanical Seals under the Thermal Deformation of the Dynamic Ring[J].
Tribology, 2025, 45(5): 665−675.

考虑动环受热变形的机械密封润滑性能分析

1
1,2*
3
1
4
3
郭俊德 , 王晓鹏 , 周月鹏 , 王志红 , 杜 姗 , 曹 岩 , 贾 谦 5
(1. 西安工业大学 机电工程学院，陕西 西安 710021；
2. 中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室，甘肃 兰州 730000；
3. 浙江诺德泵业有限公司，浙江 绍兴 312455；
4. 浙江联宜电机有限公司，浙江 金华 322118；
5. 西安交通大学城市学院 机械工程学院，陕西 西安 710018)
摘 要: 高温、高压和高速等高参数化的发展对动压机械密封的设计提出了更高的要求，针对涡轮泵螺旋槽动压机
械密封动环表面螺旋槽的受热变形问题展开研究，分析了涡轮泵动环的使用工况并对动环的热变形进行了有限元
仿真分析；根据对动环端面的热变形分析，对动环表面螺旋槽的变形量进行了量化，分为槽深变形量、槽宽变形量
和螺旋角变形量，通过建立螺旋槽热变形下的动压机械密封性能计算模型，分析了螺旋槽热变形机械密封对开启
力、泄漏量和膜厚等润滑性能的影响. 研究结果表明：槽宽变形量与螺旋角变形量对机械密封润滑性能影响较小，
槽深变形量对机械密封润滑性能影响较大，转速为40 000 r/min，槽深变形量为3 μm时，与不考虑变形时相比，开启
力、泄漏量和膜厚分别变化48.1%、83.3%和59.0%，可见变形的影响不可忽视. 通过对螺旋槽尺寸变化量进行热变
形分析，并根据这些变化量对密封性能进行分析，可为机械密封的设计提供重要的参考依据.
关键词: 螺旋槽机械密封; 热变形; 开启力; 泄漏量; 膜厚
中图分类号: TH117.2 文献标志码: A 文章编号: 1004-0595(2025)05–0665–11

Considering the Lubrication Performance Analysis of Mechanical

Seals under the Thermal Deformation of the Dynamic Ring

1
3
1
4
1,2*
3
GUO Junde , WANG Xiaopeng , ZHOU Yuepeng , WANG Zhihong , DU Shan , CAO Yan , JIA Qian 5
(1. School of Mechanical and Electrical Engineering, Xi’an University of Technology, Shannxi Xi’an 710021, China;
2. State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics,
Chinese Academy of Science, Gansu Lanzhou 730000, China;
3. Zhejiang NORD Pump Co, Ltd, Zhejiang Shaoxing 312455, China;
4. Zhejiang Linix Motor Co, Ltd, Zhejiang Jinhua 322118, China;
5. Department of Mechanical Engineering, Xi’an Jiaotong University City College, Shaanxi Xi’an 710018, China)
Abstract: Mechanical seal is a common sealing device in fluid machinery, among them, the spiral groove mechanical

Received 26 November 2023, revised 14 April 2024, accepted 15 April 2024, available online 29 June 2024.
*Corresponding author. E-mail: gjd0119@163.com, Tel: +86-18292875606.
This project was supported by the National Natural Science Foundation of China (52275508), Open Fund of State Key Laboratory of
Solid Lubrication (LSL2308) and Unveiling and Leading Projects of Zhejiang Province (H202306160).
国家自然科学基金项目(52275508)、固体润滑国家重点实验室开放基金项目(LSL2308)和浙江省揭榜挂帅项目(H202306160)
资助.