高温轴承腔机械密封微观泄漏通道变化规律数值模拟与试验验证

【作者】 杨海超； 李双喜； 赵祥； 章国庆；

【机构】 北京化工大学机电工程学院动力工程及工程热物理；

【摘要】 在发动机轴承腔高温油气两相运行工况下,准确预测机械密封的泄漏特性能够有效保证设备的正常工作。本文考虑了目前国内外学者常常忽略的端面温度和端面形貌对微观泄漏通道的影响,有利于优化泄漏模型,提高泄漏量预测的准确性。本文建立了微观角度下接触式机械密封的泄漏通道数值模拟仿真模型;结合高温润滑油介质对机械密封端面变形的影响,分析了不同温度和不同端面比压下动静环密封界面高度和接触面积的变化规律;通过数值计算对比了不同端面粗糙度静环配对下的机械密封端面泄漏量;研制了高温油气两相机械密封试验台,试验验证了数值分析结果。结果表明:本研究微观接触泄漏通道模型计算准确;随着端面比压的升高,静环端面的最大微凸体高度降低,动静环之间的接触面积增大;随着介质温度的升高,静环的弹性模量降低静环端面的微凸体容易发生形变,相同端面比压下动静环之间的接触面积增大;泄漏量随着端面比压的升高而减小,随着介质温度的升高而增大。本文为高温发动机轴承腔机械密封泄漏通道的研究提供了应用实例,提出了降低高温油气两相机械密封泄漏量,提高密封可靠性,延长设备使用寿命的研究思路,对高参数工况下机械密封泄漏量的准确预测具有理论指导意义。更多还原