邹昕桓，陈 庆，杨立奇，陈海伦，关会英

（吉林化工学院，吉林吉林 132022）

关键字：机械密封；转子动力学；半分环；失效

0 引言

机械密封具有磨损量小、寿命长、能耗低、工作状态稳定等优点，广泛应用在航空航天、石油化工、船舶、汽车等领域［1］。随着材料科学的进步，密封摩擦副的组合方式越来越多，密封性能也越来越优异，在航空航天等高端领域的作用愈发重要，许多企业及高校加大了对机械密封性能研究［2-5］的投入。

在常规的机械密封分析中，通常通过热—固耦合模型分析机械密封覆层开裂的主要原因［6］，通过流—固耦合阐述介质压力和介质黏度系数对密封副热变形的规律［7］及密封压力端面比压对泄漏量的影响［8］等。

机械密封在本质上是一种转子子系统［9］，通过静力学对摩擦副性能进行分析相对来说不够全面。机械密封在使用中，通过轴套进行定位再由半分环和螺栓进行预紧［10-14］约束其轴向自由度，是保证动环和静环接触端面紧密贴合保持良好密封性的重要条件。当半分环—轴套结构因振动产生的轴向位移超过了弹簧的压缩量，机械密封必然会失效。因此将机械密封简化为半分环—轴套结构进行动力学分析，是预测机械密封泄漏的关键。

根据德国工程师协会推出的VDI2230标准，对螺栓结构的静力学特性［15］及螺栓预紧力对法向接触刚度的影响［16］等方面进行有限元分析及物理实验分析取得了很大进展。在机械密封的动力学研究中，根据Archard理论分析了摩擦副在动载荷作用下的变形规律［17］，建立了摩擦副的动力学模型［18］，可知动环的轴向位移会影响机械密封的稳定性［19］。……