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密封系统可靠性影响着旋转机械的可靠性,而径向唇型密封是一种常见的重要密封。径向唇形密封失效原因有很多,主要与密封接触区域的生热和泵汲效应有关。密封的泵汲率并不是越高越好,因为唇口生热量可能也很高,密封性能仍然不佳。密封参数设计时,既要考虑各参数对生热和泵汲效应的单一影响,又需要综合考虑生热和泵汲效应对密封性能的影响,而此类研究缺乏。本文针对这一研究现状,以轴的微观往复运动机理为基础,并考虑抱轴力与唇口形变量之间的应变关系,建立密封区域的二维模型,分别利用理论分析和CFD数值模拟方法分析相关参数对密封性能的影响。理论分析结果表明,密封间隙内的压差作用才是影响泵汲效应的主要因素,微观往复运动对泵汲效应没有明显影响。转速提高后,泵汲率增大,但是唇口单位面积生热量和总生热量也都增加,密封性能不一定得到提高。当抱轴力增加时,生热量增加,泵汲率不变,密封性能下降,因此在满足跟随性的前提下,抱轴力应当尽量设计为较小值。随着材料杨氏模量的提高,泵汲率逐渐减小,总生热量不变,单位面积生热量增加,密封性能下降。随着唇口厚度增加,泵汲率逐渐增加,唇口总生热量不变,单位面积生热量减小,密封性能提高。轴径增加后,轴表面的线速度增加,泵汲率显著提高,单位面积生热量和总生热量也同样增加很多。在设计密封唇角时,应该选取较小的空气侧唇角,并保持两侧唇角之差约为20~30°,这时唇口总生热量一定,泵汲率相对较高,密封性能良好。CFD模拟结果表明,由偏心造成的周期性微观往复运动、转速和接触宽度对密封间隙及附近的压力分布有一定影响,且当接触宽度较大,偏心角度为1°时,泵汲率较高;当接触宽度较小,偏心角度为0.5~1°时,泵汲率较高。然而模拟所得泵汲率相对理论分析所得计算结果仍偏小,这也说明理论分析与模拟的结果具有一致性,即唇口的压力分布才是影响泵汲效应的主要因素,而微观往复运动对泵汲效应影响有限。