基于逾渗理论,求解了密封界面不同网格层数下的逾渗阈值;分析了两粗糙表面的接触状态;根据W-M函数及其变式,通过MATLAB软件模拟,获得了不同表面形貌下接触式机械密封界面的孔隙率和密封间隙高度比。研究结果表明,两表面的形貌参数相同或相近时,侧接触特征明显,两表面的形貌参数相差越大,越接近于粗糙面与平面的接触;基于密封界面侧接触的初始孔隙率数值表达式与MATLAB模拟结果一致,验证了侧接触的正确性。本文研究为揭示机械密封界面泄漏机理和完善接触力学分析提供了新思路。

在获取Lee相变传质方程中最优传质系数的基础上,研究了螺旋角、槽径比、槽堰比以及槽深等槽型结构参数对液膜机械密封汽化特性(平均汽相体积分数表征)的影响规律,并基于均匀试验设计方法和响应面法探明了槽型结构参数之间的交互作用。最后以槽型结构参数为设计变量,以平均汽相体积分数为优化目标,采用遗传算法获得了结构参数的最优解范围。研究表明:平均汽相体积分数随着螺旋角、槽堰比、槽深的增大而增大,随着槽径比的增大先增加再减小;槽堰比和槽深交互影响极其显著,螺旋角和槽深交互影响较为显著;螺旋角、槽径比、槽堰比以及槽深分别在25.0°~28.0°、0.10~0.30、0.10~0.25和4.0~6.0μm时,可以获得较优的平均汽相体积分数值。

性能优异的实验装置是检验和研发机械密封的基础。结合机械密封实验标准,归纳总结了实验装置的各项功能要求与主要系统组成,分析了现有的端面温度、端面摩擦扭矩、端面膜厚、端面膜压的测量方法,指出了实验装置在测试技术、寿命预测、机械密封追随性上存在的问题,提出了今后一段时期实验装置测试技术、机械密封寿命预测与追随性理论研究和实验技术的努力方向。这对开发出性能优异、功能齐全的机械密封实验装置具有引导意义。

机械密封端面摩擦状态包括干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。端面摩擦状态是决定机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素。本文探讨了判断机械密封端面摩擦状态的摩擦因数法、工况参数法、Mayer法和相对膜厚法。对GY70型机械密封的端面摩擦状态进行了试验研究。研究表明，当弹簧比压为0．0866MPa、介质压力为0．45MPa、转速在1116～2940r／min范围内时，GY70型机械密封端面间的摩擦状态为边界摩擦。

表面粗糙度对机械密封性能有着显著影响。利用MMU-2摩擦磨损试验机和表面轮廓仪，对3个不同粗糙程度的密封端面进行了摩擦磨损试验。引入特征粗糙度，研究了3个不同粗糙程度的密封端面在摩擦磨损过程中的特征粗糙度变化规律，并与表面的轮廓算术平均偏差粗糙度变化规律进行了比较。研究表明，不同初始粗糙程度的端面在跑合过程结束后，粗糙度趋于一致。这一结果为利用特征粗糙度正确设计机械密封端面，合理选择端面加工方法提供了依据。

非接触式机械密封由于其低磨损、高可靠性而成为密封领域研究的热点。本文通过对非接触式机械密封中深槽和浅槽机械密封的分类讨论，分别从研究现状、端面结构、工作机理、加工方法、应用范围几个方面对深、浅槽非接触式机械密封进行了论述和对比，同时例举这两类密封中具有代表性的圆弧深槽和螺旋浅槽进行了具体分析说明，简要给出了其各自的使用条件及范围，以期使广大从事机械密封的工作人员对这两类密封有较全面的了解，并对设计和选型有一定的帮助。