密封環支撐邊界條件對機械密封端面變形的影響

王金紅，陳志，劉凡，李建明

（四川大學化學工程學院，四川成都610065）

引 言

目前，關于機械密封的研究主要集中在摩擦副的結構、端面形貌、溫度場和振動影響分析方面，使密封環變形的因素主要有界面壓力分布、熱分配、密封環直徑、彈性模量和傳熱系數等[1-2]，其中彈性模量和傳熱系數與摩擦副的材料相關。在現階段對機械密封的研究中，考慮的因素都比較單一化，多數沒有考慮輔助密封O形圈支撐條件對機械密封端面變形的影響。而實際上在機械密封設計中，輔助密封以及推環有不同的結構形式，那么這些不同的補償環組件設計對密封性能有何影響，目前少有報道。由于機械密封的密封環是通過O形圈支撐在軸上或者密封腔上，當O形圈與之接觸的動、靜環端面的支撐邊界條件發生了變化，在一定程度上會影響密封性能[3]。動環O 形圈的壓縮率、尺寸和安裝位置對機械密封的密封性能[4]、動環浮動性及追隨性影響較大，同時對動環的支撐剛度和端面的變形也有非常大的影響。因此，需要研究輔助密封O 形圈不同結構設計對機械密封性能的影響。

近年來，實驗方法越來越被數值模擬所取代，數值模擬方法有助于研究磨損對接觸壓力的影響和密封件的變形，這是通過實驗方法難以獲得的。通過驗證的數值方法可以預測更多類似的復雜問題[5]。機械密封變形理論的主要研究方法目前有三種：圓環理論、邊界元法和有限單元法[6]。摩擦副的變形對密封性能影響較大的是摩擦副端面變形，兩端面的變化是熱效應和力載荷共同作用產生的，二者不是彼此獨立的，而是需要通過耦合計算得到正確解[1]?！?br>