基于已设计的变工况机械密封为研究对象,建立机械密封二维轴对称模型,采用有限元的方法对变工况下接触式机械密封的动环、静止环进行热力耦合计算,分析密封环端面温度以及密封环端面轴向变形随介质压力和转速的变化规律,并进行试验验证结构设计合理性。结果表明:密封环端面的温度和最大温差,随着介质压力和转速的增大而增大;该结构的密封在运转时,由于热变形占主导作用,密封端面易形成正锥度,且随着压力和转速的升高而不断增大。经运行试验表明,该结构的机械密封在变工况下未出现可见泄漏,具有良好的密封性能。

该文通过模拟高速齿轮箱的喷油润滑工况,采用试验的方法研究机械密封在高速齿轮箱轴端密封领域应用的可能性。试验表明:在低速工况时,端面无织构的机械密封具有良好密封性能,但不适用于高速工况;上游泵送螺旋槽机械密封无论在低速和高速工况下,都具有良好的密封性能。通过对比密封端面有槽与无槽时端面的温度,发现端面带有上游泵送螺旋槽的机械密封端面温度要远低于端面无槽时的端面温度,且端面温度随着转速的升高呈缓慢增长趋势,这是因为上游泵送螺旋槽的上游泵送效应随着转速的升高而增强,增加了端面间液膜厚度,减少了端面产生的摩擦热,有效抑制了密封端面的温升。因此该类机械密封在高速齿轮箱的轴端密封领域具有良好的应用前景。