动静压机械密封的结构设计及端面槽型优化研究

作     者：王建磊 门川皓 赵伟刚 贾谦 崔亚辉 张琛 袁小阳 WANG Jianlei;MEN Chuanhao;ZHAO Weigang;JIA Qian;CUI Yahui;ZHANG Chen;YUAN Xiaoyang

作者机构：西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西北工业大学航天学院西安710072 中国航天科技集团公司西安航天动力研究所西安710100 西安交通大学城市学院机械工程系西安710018 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2021年第57卷第9期

页      面：108-117页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(11872289) 国家重点研究计划(2018YFB2000505)资助项目 

主　　题：火箭发动机 涡轮泵 动静压机械密封 槽型 正交试验 

摘      要：针对液体火箭发动机机械密封的二次利用问题,为避免碰磨进行了动静压机械密封的结构设计及端面槽型优化研究。采用动压和静压联合工作的原理,设计了动静压机械密封结构,并对静环节流孔及动环动压槽进行了重点设计;基于流体力学方程求解了静环的开启力及泄漏量,通过课题组已有机械密封计算软件计算了动环的开启力及泄漏量等指标;针对外螺旋槽内人字槽的组合槽型,采用正交试验的方法对槽型进行了优化,选定了最优槽型方案,该槽型优化方案的开启力为8.2 kN,泄漏量为0.66 mL/s,在保证泄漏量的前提下可以获得更大的开启力。研究结果表明,采用动静压形式的机械密封在工作中可有效减少磨损,保证泄漏量较小,满足二次利用的要求。该研究成果也可为其他高速旋转机械的机械密封结构优化提供参考。