机床与液压

作者：程小军，汪溪，李治舟，张磊

单位：广西安全工程职业技术学院；云南农业大学机电工程学院；广西安全工程职业技术学院；华南理工大学机械与汽车工程学院

关键词：机械密封;螺旋槽;湍流;多目标优化;密封性能

基金：国家自然科学基金面上项目（52075184）;2025年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（桂教科研(2025)1号）（2025KY1998）

以轴端螺旋槽机械密封为研究对象，基于试验设计、响应面模型、优化算法与计算流体力学仿真，对高速螺旋槽机械密封进行结构优化设计与性能仿真分析。建立高速螺旋槽机械密封端面流动仿真模型与结构多目标优化设计系统，探究螺旋槽设计参数之间的交互影响关系，对高速机械密封端面螺旋槽的结构方案进行优化设计。结果表明：槽堰宽比与槽坝宽比、螺旋角与槽坝宽比对泄漏率的交互影响作用大，而螺旋角与槽堰宽比以及螺旋角、槽堰宽比、槽坝宽比与槽深分别在小螺旋角与小槽深范围对泄漏率的交互影响弱；槽坝宽比与螺旋角、槽堰宽比对开启力的交互影响弱，槽深与螺旋角、槽堰宽比、槽坝宽比对开启力的交互影响复杂；高速机械密封螺旋槽优化结构参数为：螺旋角16°，槽堰宽比0.52，槽坝宽比0.47，螺旋槽深6 μm，此时密封端面平均压力为3.44 MPa，额定转速20 000 r/min下的泄漏率为5.55 g/s、开启力为7.62 kN，泄漏率随着转速与压力的增大而稳定增加，开启力随着转速的增大而迅速增加，证明了其优异的流体动压结构性能。

来源：2025年第16期

《机床与液压》期刊编辑部

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