Page 39 - 摩擦学学报2025年第5期

第 5 期 郭俊德, 等: 考虑动环受热变形的机械密封润滑性能分析 673

4.0 12
280 Δh/μm Δh/μm Δh/μm
260 0.00 3.0 0.00 10 0.00
Opening force, F/N 220 3.00 Amount of leakage, Q/(mL/s) 2.0 3.00 Film thickness, h/μm 8 6 3.00
1.00
1.00
1.00
240
2.00
2.00
2.00
200
180
1.0
160
140
120 0.0 4
100 −1.0 2
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
3
3
Rotate speed, n/(10 r/min) Rotate speed, n/(10 r/min) Rotate speed, n/(10 r/min)
3
(a) Effect on opening force (b) Effect on the amount of leakage (c) Effect on film thickness
Fig. 17 Effect of deep thermal deformation of the groove on the sealing performance
图 17 槽深变形量对密封性能的影响
4.0 14
280 Δb/μm Δb/μm Δb/μm
260 0.00 3.0 0.00 12 0.00
Opening force, F/N 220 3.00 Amount of leakage, Q/(mL/s) 2.0 3.00 Film thickness, h/μm 8 6 3.00
1.00
1.00
1.00
240
2.00
2.00
2.00
10
200
1.0
180
160
0.0
140
120 −1.0 4 2
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Rotate speed, n/(10 r/min) Rotate speed, n/(10 r/min) Rotate speed, n/(10 r/min)
3
3
3
(a) Effect on opening force (b) Effect on the amount of leakage (c) Effect on film thickness
Fig. 18 Effect of thermal deformation of slot width on sealing performance
图 18 槽宽变形量对密封性能的影响
4.0 12
280 Δα/(°) Δα/(°) Δα/(°)
260 0.0 3.0 0.0 10 0.0
Opening force, F/N 220 1.5 Amount of leakage, Q/(mL/s) 2.0 1.5 Film thickness, h/μm 8 6 1.5
0.5
0.5
0.5
240
1.0
1.0
1.0
200
180
1.0
160
140
120 0.0 4
100 −1.0 2
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Rotate speed, n/(10 r/min) Rotate speed, n/(10 r/min) Rotate speed, n/(10 r/min)
3
3
3
(a) Effect on opening force (b) Effect on the amount of leakage (c) Effect on film thickness
Fig. 19 Effect of thermal deformation of helix angle on sealing performance
图 19 螺旋角变形量对密封性能的影响
角数值的改变，较不考虑变形时泄漏量分别变化了 a. 研究了机械密封动环端面热变形对螺旋槽的
83.3%和38.8%，而槽深不仅引起泄漏量的变化占比达 影响，将螺旋槽热变形体现在槽深、槽宽和螺旋角3个
83.3%，开启力变化也同时达到了48.1%，所以槽深数 参数上. 建立了螺旋槽热变形条件下的密封性能分析
值的改变对机械密封性能的影响最显著. 模型，以开启力F、泄漏量Q和膜厚 h为分析指标.

b. 通过计算获取了机械密封在考虑动环受热变
4 结论 形时开启力和泄漏量等参数变化数据，研究结果表
本研究中以火箭发动机涡轮泵机械密封为背景， 明，螺旋槽热变形对泄漏量的影响相较于开启力更为
通过研究螺旋槽热变形对机械密封性能的影响，得出 显著，且槽深变化对密封性能的影响最为显著，特别
以下结论： 是在转速40 000 r/min、槽深变形量为3 μm时，与不考