惠玉祥, 刘 莹, 王悦昶, 黄伟峰, 李永健

(清华大学 摩擦学国家重点实验室，北京 100084)

端面密封在旋转机械中起着重要的作用，化工流程中95%左右的旋转设备采用了端面密封[1].接触式端面密封普遍工作在混合润滑状态，密封件端面磨损不可避免，进而导致泄漏率增加引发密封失效，密封失效可能造成严重的人身安全事故和重大财产损失[2].因此，考虑摩擦磨损的接触式端面密封性能理论与试验研究，对工程实际应用具有重要的指导意义.

自1885年端面密封出现以来，学者们建立多种模型对接触式端面密封性能进行评估和分析.Lebeck[3]首次用统计学方法建立了混合润滑模型，证明了表面特征对接触式端面密封性能有关键性意义，Wen等[4]建立了混合摩擦热流固耦合模型，进一步量化了表面粗糙度等对接触式端面密封性能的影响.王小燕等[5]使用有限差分和有限单元法，建立了三维多场耦合模型，对核主泵用接触式端面密封性能进行了分析.Zhou等[6]利用ANSYS软件建立了端面密封的有限元模型，讨论了压力、转速等端面密封变形及温度的影响.

密封端面磨损也是研究的热点之一，目前广泛应用的仍为Archard[7]于1953年通过研究机械磨损时，提出的基于黏着磨损的磨损定量模型[8–10].顾永泉等[11]基于Archard磨损理论，通过引入磨损系数给出了接触式机械密封的磨损率定量公式，魏龙等[12]也基于Archard黏着磨损理论，从分形角度揭示了磨损率和端面分形参数的关系，用以预测软……