引入螺旋槽制造误差的机械密封性能分析及优化

在工程实际中液体火箭发动机涡轮泵的密封原件一般存在较大加工误差,直接影响机体的安全。基于涡轮泵高参数机械密封设计和制造的一体化考虑,分析了螺旋槽制造误差的来源,将误差分为槽底圆半径误差、槽深误差、螺旋角误差和槽台宽比误差4种。建立了含制造误差的涡轮泵螺旋槽机械密封性能分析模型,分析了制造误差对开启力、泄漏量、摩擦阻力矩和膜厚的影响,从设计参数和制造参数两方面指出了进行性能优化的方法。研究结果表明:引入槽深误差对密封性能影响最大,当转速达35 000r/min并且误差在2μm时,开启力和泄漏量分别相对于标准值增大了24.47%和36.82%,摩擦力矩和膜厚分别增大了27.8%和37.4%。可通过设计参数和制造参数对密封性能进行优化,减少误差的影响。考虑制造误差的计算模型增加了机械密封性能计算的精准性,可为机械密封设计及制造参数优化提供参考。