为了研究轴表面粗糙度以及油膜温度对唇形油封密封性能的影响,根据油封密封机理,建立了油封唇口与旋转轴之间的流体动力学模型和热学模型以及3种轴表面模型,以泵送率和承载力为密封性能评价指标,研究了油封工作参数以及结构参数对密封性能影响。研究表明:温度的上升将减少油封的泵送率和承载力,在1500 r/min前后承载力呈现先下降后上升的趋势。增大转速能够显著得提升泵送率,但是对承载力的提升十分有限。同等条件下,转速每增加1 m/s,泵送率平均增大1.2 mL/h,承载力平均增大0.19 N。承载力对轴粗糙度比较敏感。轴与唇口的粗糙度比值从0到0.05,承载力平均增加1.53 N。具有平缓波峰波谷的轴表面更能提升承载力。

基于唇形油封的反向泵送作用密封原理,提出了一种轴表面矩形微螺旋槽织构,以提升油封密封性能;建立了油封唇口稳态的符合质量守恒的流体润滑理论模型,考虑了油封唇口表面粗糙形貌和弹性变形的影响,采用有限元法求解流体压力控制方程,获得了泵送率和摩擦扭矩等性能参数,研究了矩形微螺旋槽织构参数和轴转速对油封密封性能的影响规律。结果表明：泵送率具有随微螺旋槽角度的增大而呈先缓慢增大后逐渐减小,且螺旋角最佳值约25°,随微螺旋槽深度、线数和轴转速的增大而增大等变化规律;摩擦扭矩具有随微螺旋槽角度、深度的增大而减小,随微螺旋槽线数的增大而增大,随轴转速的增大而呈先增大后减小以至趋于稳定等变化规律。研究结果为轴表面微槽织构提高油封密封性能的设计与应用提供了参考。