流体动压润滑机械密封试验机设计

摘要：本文献综述从流体动压、磁流体、机械密封试验机三方面分析总结非接触式机械密封的研究现状和发展前景。现阶段机械密封的操作条件更加复杂和多样化。在一些高参数的密封工况下，传统的接触式密封已经不能适应先进设备的正常运转。发展流体动压润滑的非接触式机械密封是保证设备长时间连续正常运转的迫切要求。磁流体润滑非接触式机械密封是近年来发展起来的一项新技术^[1]，具有极强的密封性、可靠性，特别适合高压、高温、低粘度等高参数工况。利用机械密封试验机成了检测流体润滑机械密封和产品质量的理想设备。理论研究和实践表明了发展流体动压润滑机械密封的必要性。

关键词：机械密封；流体动压；磁流体；试验机

1 机械密封发展

机械密封广泛应用于泵、压缩机、压力容器等设备。由于普通机械密封的密封端面较难实现全流体润滑，即使在润滑良好的介质中，正常寿命也仅有1#8212;2年，在腐蚀性或含颗粒介质中寿命更短；而在高温、高压、高速和低粘度等高参数工况下，必要的润滑条件则更难保证，以至密封环端面发生非正常磨损、热裂、疱疤、表面剥落、氧化、结焦及端面间介质汽化，从而导致密封失效^[2] 。虽然通过合理设计密封结构和选择正确的材料，并配之以良好的冷却、冲洗系统等辅助设施，可以使机械密封性能得到改善，但要彻底解决机械密封摩擦、磨损与泄漏之间的矛盾较为困难。通过在密封端面开槽来改善端面间的润滑状况，利用各种动压效应，在密封端面间产生较大的流体膜承载力，实现端面的非接触，在保证密封性能的同时，实现机械密封的长寿命运行，这是目前机械密封领域的研究方向。

2 流体动压润滑密封

又称流体动力润滑，它是利用流体的粘性使流体粘附在端面元件间，并在两元件做相对运动时将流体带入两元件表面之间。当两表面形成收敛间隙时，会产生一定的流体动压力，从而将两摩擦副（端面密封最重要的元件）表面分隔开来，保持两摩擦副表面非接触，达到降低摩擦阻力，减少表面磨损，延长寿命，保证设备正常运转。

密封机理及发展

流体动压型机械密封依靠流体动力效应在两端面间建立流体动压力来平衡闭合力，实现密封端面的非接触。密封端面被一层完整的厚度为micro;m级的流体膜隔开。动环静止时密封端面紧密贴合。当动环高速旋转时，具有较高压力的流体膜将密封面分开，出现有限的泄漏或者无泄漏。密封面间隙内液体或气体介质膜层要承受弹性构件的压紧载荷，即流体膜要具有一定的刚度。收敛间隙通常可通过密封面开槽、开口或制成台阶等方法获得，其流体膜流动的控制方程为Reynolds方程。目前的研究主要侧重于端面间由于槽的存在而产生的流体动压力的计算和利用，以及承载力、刚度、摩擦损失和泄漏率的确定等^[3]。