为研究机械密封环的变形情况,在Workbench平台联立热场和结构场来分析密封环在混合摩擦热和液膜环境热、惯性离心力和液膜平衡力以及两者热-力耦合效应下随转速变化的变形规律。研究表明:热作用产生膨胀凸变形,力作用产生压缩凹变形,且密封环在热作用下的轴向变形最大,热-力耦合次之,力作用最小,其中热变形为主导;动环轴向最大变形在螺旋槽内,静环轴向最大变形在端面中径处;动环在三种载荷下的轴向变形均大于静环。转速增大,动环在热作用、热-力耦合作用、力作用下的轴向变形均依次增大;静环在热作用、热-力耦合作用下的轴向变形逐级增大,力作用变形基本保持不变。

以接触式机械密封为研究对象,考虑密封环的热、力变形和液膜温度,在Solidworks中建立密封环的三维模型,基于热力变形理论,借助Workbench平台对密封环进行热应变和力应变模拟计算,分析了密封环端面黏性剪切混合摩擦热和力作用对密封环的变形情况,研究了不同转速下的变形规律。结果表明:密封环在黏性剪切混合摩擦热作用下端面发生较大的热膨胀凸变形,在力作用下发生反向微弱压缩凹变形,且变形在环端面中径处最大,由中径沿内外径方向逐级减小。随着转速的增大,动静环的热变形近线性增大;动环的力变形微弱,静环的力变形保持初始值不变。