机械密封动环结构动力学特性研究与试验分析

邹昕桓 陈 庆 高 路

(吉林化工学院 吉林吉林 132022)

机械密封是一种依靠弹性元件对动、静环端面密封副的预紧及介质压力的双重作用而达到轴向密封的装置，又称为端面密封。按端面比压(pc)大小可以分为接触式机械密封(pc>0)和非接触式机械密封(pc=0)。机械密封早期的端面材料单一，磨损量和使用寿命较短。随着材料科学的不断发展和新技术的诞生，新型陶瓷、合金及镀膜材料在机械密封上的应用，使得其具有磨损小、寿命长、耗能低、泄漏量少、工作状态稳定及适应性强等优点，被广泛应用在航空航天、石油化工、船舶、汽车等领域[1]。

机械密封端面在加工和研磨时存在误差，使得其端面在加工波度和表面粗糙度的影响下有着大小不一的微凸体，尤其是在接触式机械密封中，这些微凸体导致表面液膜并不完整，形成混合摩擦。在实际工况下，机械密封不仅受到温度、压力等因素的影响，设备的振动同样会影响机械密封的使用效果。振动会增大密封面的相对滑动，导致液膜厚度不均匀，增大密封副之间的干摩擦面积。大小不一的微凸体会使动环和静环之间的犁削作用加剧，摩擦端面产生的磨损会高于润滑条件良好状态下几个数量级，进而导致泄漏[2]，加速机械密封的失效。

在机械密封研究方面，文献[3]提出了一种磨损率的计算方式；文献[4-7]建立了机械密封端面接触模型，并根据W-M函数确定表面微凸体的主要变形为弹性、塑性及弹塑性；文献[8]构造了BP神经网络模型,对机械密封端面间的膜厚进行检测。根……