为了解深水环境下以高分子材料为摩擦副的机械密封性能,建立机械密封热固耦合模型,分析介质压力、摩擦系数和弹簧比压对机械密封热变形的影响,结果表明,随着介质压力、摩擦系数和弹簧比压的增大,机械密封摩擦副的最高温度也随之增大,但摩擦系数和弹簧比压引起的温升相对更大;介质压力对摩擦副静环未接触部位的轴向变形影响较大,但对摩擦副动环的轴向变形基本没有影响;介质压力、摩擦系数和弹簧比压对接触面积的影响不同,导致摩擦产生的热量不同,从而引起热变形上的差异。

以水下航行器尾轴机械密封为研究对象,应用有限元方法对不同潜深下、不同密封面宽度的机械密封的性能进行分析对比,探究在大潜深、低转速特殊工况下机械密封面宽度对密封性能的影响。结果表明,当密封面宽度一定时,随着潜深的增加,密封面的最高温度、最大接触压力和轴向应力均随着潜深的增加呈线性上升;当潜深深度一定时,密封面宽度越大,动静环的最高温度越高,最大接触压力和最大轴向应力增加也越快;在相同的工况条件下,泄漏量随着密封面宽度的减小而减少。由此可见,在大潜深、低转速特殊工况下,选择较小的密封宽度有利于降低最高温度,降低最大的轴向应力和接触压力,减少泄漏量。