柱面氣膜密封報告定

柱面氣膜密封馮飛李發(fā)國朱自明任務(wù)分工：李發(fā)國：查找資料馮飛：PPT講解朱自明：PPT制作及報告撰寫一、研究背景及意義氣膜密封是一種新型的、依靠微米級的氣體薄膜潤滑的非接觸式機械密封，也稱為干氣密封。氣膜密封技術(shù)相比于傳統(tǒng)密封技術(shù)具有很多優(yōu)點，其主要有端面氣膜密封技術(shù)和柱面氣膜密封技術(shù)，端面氣膜密封技術(shù)在地面透平機、壓縮機等設(shè)備中廣泛應(yīng)用，取得了很好的經(jīng)濟效益。人們想將端面氣膜密封應(yīng)用于航空燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，但都以失敗告終，其原因在于航空燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)速、高壓差、高溫等嚴(yán)苛的工作環(huán)境，對此有學(xué)者提出柱面氣膜密封技術(shù)。柱面氣膜密封其獨特的柔性結(jié)構(gòu)可以應(yīng)對航空燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)子系統(tǒng)劇烈的振動和熱力變形，實現(xiàn)業(yè)界所追求的密封副之間的非接觸摩擦，對降低航空燃?xì)廨啓C油耗具有重要的意義。鑒于航空發(fā)動機工況十分嚴(yán)峻，學(xué)者們提出了采用柱面氣膜密封。研發(fā)應(yīng)用于高壓壓縮機的柱面氣膜密封，提高密封效果，使發(fā)動機的推力提高2%?2.5%,耗油率降低1%?2%,可使航空發(fā)動機節(jié)約能源，減少污染，提高構(gòu)建的耐久性，并大幅度改善整機性能，具有重大的軍事價值和經(jīng)濟價值。氣膜密應(yīng)封技術(shù)是基于氣體動靜壓原理，在密封位置形成一定薄的壓力氣膜，產(chǎn)生密封密封效果。其突出的特點在于通過很薄的壓力氣膜實現(xiàn)密封界面的非接觸和小間隙，由此所表現(xiàn)出的優(yōu)越的防泄漏特性和長壽命、低維護特性，已使其成為先進密封技術(shù)領(lǐng)域的一個重要研究方向。二、發(fā)展?fàn)顩r（一）氣膜密封的產(chǎn)生與發(fā)展20世紀(jì)60年代初首次基于氣體潤滑軸承理論提出氣膜密封概念，并試圖用于航空發(fā)動機1969年英國約翰克蘭公司開始從事氣膜密封的研究1976年約翰克蘭公司設(shè)計制造的第一套氣膜密封在海洋平臺輸氣管線離心壓縮機上得至1」使用1985年美國杜拉美特立公司掌握氣膜密封技術(shù)并開始制造氣膜密封1987、1988年德國的Burgmann公司和美國的EG&GSEALOL公司開始從事氣膜密封生產(chǎn)制造1988年中國石油大學(xué)開始從事氣膜密封研究工作20世紀(jì)90年代初約翰克蘭公司開發(fā)出泵用氣膜密封產(chǎn)品1992年約翰克蘭公司氣膜密封產(chǎn)品隨高速透平離心壓縮機進口中國1996年國產(chǎn)氣膜密封產(chǎn)品在巴陵石化鷹山石油化工廠首次使用至今已開發(fā)出系列風(fēng)機、各類轉(zhuǎn)子泵、低速攪拌設(shè)備用氣膜密封產(chǎn)品并不斷推廣應(yīng)用（二）柱面氣膜密封研究方法柱面氣膜密封當(dāng)前尚處于研究階段，鮮見成功應(yīng)用。柱面氣膜密封類似于徑向軸承的工作原理，對其研究主要有2種方法：1）根據(jù)密封條件，建立適合的雷諾方程及納斯―斯托克斯方程等物理方程，然后采用解析法、有限差分法或者有限元法求解相關(guān)方程，從而得出密封表面的壓力分布，再進一步求得其穩(wěn)態(tài)性能；2）建立正確的幾何模型，采用fluent等流體有限元分析軟件，得出密封表面的氣膜壓力，再研究密封結(jié)構(gòu)各方面的性能。目前，對于柱面氣膜密封的研究主要采用的是第1種方法。（1）柱面氣膜密封性能的研究從1994年開始，Gardner和MohsenSalehi等進行了一系列的柱面氣膜密封相關(guān)理論和試驗研究，建立了其數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了表征其性能的參數(shù)計算公式。MoshenSalehi等在轉(zhuǎn)速為56000r/min、軸徑為72.1mm、環(huán)境溫度為650℃和邊界壓差為10psi（689.5Pa）的條件下，在渦輪發(fā)動機模擬器上，進行了柔順箔密封（柱面氣膜密封的一種結(jié)構(gòu)形式）性能測試。結(jié)果表明，柔順箔密封的泄漏遠小于刷式密封，軸頸表面沒有明顯的摩擦痕跡，且具有較高的柔性。2000年以后，北京航空航天大學(xué)針對柱面氣膜密封進行了一系列的研究，通過求解數(shù)學(xué)模型數(shù)值模擬，得出了柱面氣膜密封的氣膜反力、氣膜剛度、摩擦轉(zhuǎn)矩和密封泄漏量等隨可壓縮數(shù)及氣膜厚度的變化規(guī)律曲線；并采用微擾法，對柱面氣膜密封的動態(tài)特性進行了研究，得出了動剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的計算式。由于國內(nèi)起步較晚，現(xiàn)在的理論研究還停留在數(shù)值模擬的階段，后期研究應(yīng)該盡可能采用試驗的方法來驗證和彌補理論研究方面的不足。(2)柱面氣膜密封結(jié)構(gòu)的研究工作中的柱面氣膜密封依靠產(chǎn)生的動壓氣膜來實現(xiàn)，所以，要采用合理的結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生具有一定剛度和穩(wěn)定性的動壓氣膜。最常見的結(jié)構(gòu)就是在浮動環(huán)上刻數(shù)個槽，最常用的就是螺旋槽。馬綱等對常見的幾種螺旋槽形式下的性能進行了比較，并得出結(jié)論：在小膜厚下，順流型螺旋槽的氣膜反力較大，泄漏較小。故密封界面允許有較大的位移和變形，更適應(yīng)于航空發(fā)動機關(guān)鍵部位密封的工況。國內(nèi)學(xué)者采用有限元法對人字形螺旋槽的柱面氣膜密封結(jié)構(gòu)進行了數(shù)值計算，定量地分析了螺旋槽結(jié)構(gòu)的各個參數(shù)對于密封特性的影響，得出了變化規(guī)律曲線，并得出螺旋槽的適合槽數(shù)為14?24,螺旋角的最優(yōu)值約為60。，槽寬比應(yīng)選擇約0.5u1I.應(yīng)用中動壓槽參數(shù)的選擇還需考慮其動態(tài)性能和自振穩(wěn)定性等一21。上述為柱面氣膜密封的設(shè)計提供了一定的理論基礎(chǔ)。(3)柔性支承系統(tǒng)的研究柱面氣膜密封相比端面氣膜密封的優(yōu)勢在于允許更大的徑向位移，但是由于柱面氣膜密封的氣膜厚度很薄，一般只有幾微米，而軸的徑向擺動常常多達幾毫米，為了避免密封軸和浮動環(huán)密封表面相接觸應(yīng)合理選用柱面氣膜密封的柔性支承結(jié)構(gòu)來隔離。自從1994年提出柱面氣膜密封的概念以來，嘗試了采用柔順箔和橡膠等作為柔性支承結(jié)構(gòu)，都取得了一定的成果。(三)柱面氣膜密封研究的關(guān)鍵先進的柱面氣膜密封的研究關(guān)鍵在于以下2個方面：(1)密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式柱面氣膜密封研究的基礎(chǔ)是提出新型的密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)滿足2個基本要點：.從系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進行考慮，通過有關(guān)彈性件和浮動件使系統(tǒng)具有足夠的柔性支承，形成來自轉(zhuǎn)子的大振位移主要為柔性支承所吸收，通過系統(tǒng)的自適應(yīng)性確保有足夠氣膜厚度形成非接觸摩擦氣膜密封。.結(jié)構(gòu)形式設(shè)計中要充分考慮到，具有自適應(yīng)性的大柔性支承結(jié)構(gòu)形式要易于進行定量設(shè)計和分析。（2）完整定量設(shè)計分析方法建立特定工況條件下密封系統(tǒng)定量分析方法，對密封性能進行預(yù)測分析，對密封系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進行定量協(xié)調(diào)設(shè)計，是密封系統(tǒng)試驗研究和應(yīng)用的前提，能夠起到事半功倍的效果。（四）柱面氣膜密封的潛力在典型的流體動密封中，就能夠真正有能力應(yīng)對航空發(fā)動機的大振位移來講，只有刷密封具備較大的柔性，且經(jīng)過大量的成功應(yīng)用實踐的考驗；但接觸式的刷密封難以形成流體動力氣膜，存在著固有的金屬接觸摩擦和磨損。對于航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子內(nèi)流系統(tǒng)應(yīng)用柱面氣膜密封的研究呈現(xiàn)出：柱面密封可有較強的柔性浮動支承結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子劇烈振動和熱力變形下保持一定氣膜潤滑。柔順箔密封和薄葉板密封在模擬試驗器和地面燃?xì)廨啓C上的試驗表明其能夠在軸頸處形成流體動力的氣膜密封，避免金屬直接接觸所發(fā)生的劇烈摩擦和磨損。雖然這種密封還存在著不足，但其具有較強的柔性適應(yīng)能力，使其在克服大位移的障礙上更具潛力。（五）柱面氣膜密封研究存在的問題以及未來的發(fā)展方向柱面氣膜密封已經(jīng)發(fā)展了幾十年，但是對于其研究應(yīng)用還存在下述問題。（1）將柱面氣膜密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計定量化需要一套完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論，雖然對于柱面氣膜密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)做了大量的研究，但是這方面的研究主要是基于穩(wěn)態(tài)性能的影響而提出的，實際應(yīng)用中還需要考慮動態(tài)性能、氣膜的自振特性和自振穩(wěn)定性等的影響。（2）柔性支承結(jié)構(gòu)是氣膜密封的一個重要組成部分，對于柔性支承結(jié)構(gòu)材料的選擇和結(jié)構(gòu)的設(shè)計是氣膜密封研究中一個亟待解決的問題，最終要達到對柔性支承結(jié)構(gòu)的定量設(shè)計和分析的要求。（3）柱面氣膜密封的許多相關(guān)理論研究還不完善，在國內(nèi)只有北京航空航天大學(xué)等少數(shù)單位在從事這方面的研究；因此，應(yīng)充分考慮理論的細(xì)節(jié)，如溫度和密封結(jié)構(gòu)的表面粗糙度等對密封性能的影響。（4）柱面氣膜密封的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且對于制造工藝的要求相當(dāng)高；所以，氣膜密封的制造理論和技術(shù)是一項關(guān)鍵的技術(shù)。

三、柱面氣膜密封的結(jié)構(gòu)及分類（一）密封原理柱面氣膜密封系統(tǒng)主要由柔性支承系統(tǒng)、浮動環(huán)和密封軸構(gòu)成，其原理如圖所示，動環(huán)有一定的偏心，在給定的載荷W和轉(zhuǎn)速8j下，在密封軸轉(zhuǎn)向的收斂楔形間隙里，氣體因黏性摩擦被軸從大口帶向小口，產(chǎn)生憋油升壓現(xiàn)象。如圖（a）所示的周向壓力分布，收斂間隙里高壓側(cè)氣體同時迫使氣體本身向密封軸兩端運動，即產(chǎn)生端泄Qz,軸向氣膜壓力分布如圖（b）所示，流體動壓效應(yīng)使林面巒封笄（帶班）ll柱面彈性正承-拉凱支矍一推力環(huán)-J.同定蠅槍動壞箱套圖林面巒封笄（帶班）ll柱面彈性正承-拉凱支矍一推力環(huán)-J.同定蠅槍動壞箱套圖I柱面氣髭密封結(jié)構(gòu)圖（二）模型結(jié)構(gòu)柱面氣膜密封結(jié)構(gòu)如圖l所示.圖中密封副為靜環(huán)和動環(huán)，靜環(huán)上開有槽，并且在周向位置可以浮動，緩沖吸收來自動環(huán)的振動位移.彈性元件主要作用為補償和緩沖傳動件的慣性，其一般用耐腐蝕、耐疲勞材料制成；輔助密封裝置主要有O形圈等密封元件構(gòu)成，保證了動環(huán)與軸或軸套之間的密封性和浮動性，制作材料要求有一定的耐熱、耐寒性、可以和密封介質(zhì)相容。在浮環(huán)外層有柔性結(jié)構(gòu)，用來吸收浮環(huán)的周向振動，開始時浮環(huán)由于自身重力原因和密封軸配合時產(chǎn)生偏心作用，當(dāng)密封軸高速轉(zhuǎn)動時，會形成楔形流體間隙，產(chǎn)生流體動壓效應(yīng)，在密封軸和浮環(huán)的間隙中形成一層很薄的氣膜，具有足夠的剛度來維持密封軸和浮環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)平衡。（三）柱面氣膜密封的分類自20世紀(jì)90年代中期以來，隨著對轉(zhuǎn)子內(nèi)流系統(tǒng)密封技術(shù)研究的深入，氣膜密封的研究開始由端面氣膜密封轉(zhuǎn)向?qū)τ谥鏆饽っ芊獾难泄P者認(rèn)為，比較而言后者的優(yōu)勢在于：易于在徑向?qū)崿F(xiàn)較大的柔性，以應(yīng)對劇烈振動和熱、力變形，且結(jié)構(gòu)尺寸可以更為緊湊。代表性的研究有：（1）柔順軸密封NASA首先在1994年提出了這種新概念密封。其薄片密封元件在流體動壓氣膜上浮動，以有效消除密封副磨損，并運轉(zhuǎn)在設(shè)計的徑向位移范圍以內(nèi) （W

0.381mm)。這是一種典型的通密封系統(tǒng)構(gòu)件的彈性實現(xiàn)浮動，以在所設(shè)計徑向位移范圍內(nèi)避免柱面氣膜密封。同時又提出數(shù)曲線的分層薄片指密封，它與軸頸之間能形成氣膜。(2)柔順箔密封該密封形式是在成功應(yīng)用的徑向柔順箔軸承(CFB)的基礎(chǔ)上提出來的。它的基本組成包括頂箔、彈性凸起波形箔和支座。工作過程中，在箔孔與軸頸之間形成動壓氣膜，波形箔作為彈性支承適應(yīng)轉(zhuǎn)子軸頸的振動和變形。Gardner和MohsenSalehi等從1994年開始，進行了一些列的相關(guān)理論和實驗研究。MohsenSalehi首先在小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動機模擬器上，進行了柔順箔密封(CFS)系統(tǒng)的性能實驗研究。在轉(zhuǎn)速56000r/min、軸頸72.1mm、環(huán)境溫度650"C、邊界壓差10Psi之下實驗表明，這種密封的泄露遠小于刷密封，在箔片和軸頸表面未發(fā)現(xiàn)有明顯的摩擦和磨損跡象。該密封系統(tǒng)形式具有較高的柔性，地面試驗效果較好，但在航空發(fā)動機高速柔性轉(zhuǎn)子動態(tài)工況下的特性尚待研究；同時波形柔順彈性支承難以進行定量設(shè)計和性能預(yù)測，限制了其應(yīng)用推廣。(3)混合浮動刷密封(HFBS)該密封結(jié)構(gòu)是一種刷密封和端面氣膜密封的組合型式。這種密封的特點是:既可以消除它們各自單獨使用時來自轉(zhuǎn)子的振動位移工況下的不良后果，又能夠在混合運用中，發(fā)揮刷密封的“極富柔性”以應(yīng)對振動位移等工況，發(fā)揮氣膜密封的摩擦小、易浮動、密封性好并能應(yīng)對高滑速、高環(huán)境溫度的長處。此項研究僅為一種新穎的設(shè)計概念，還未進行深入的理論和試驗研究。(4)薄葉板密封該密封結(jié)構(gòu)與指密封類似。5?10mm寬的多片薄葉板沿圓周方向規(guī)則排列，相鄰葉板間留有很小的間隙，同時葉板的剛性通過厚度、徑向高度，傾斜角來控制。葉板尖部在轉(zhuǎn)子停止時與轉(zhuǎn)子軸徑接觸，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由動壓開啟力使得葉板與轉(zhuǎn)子軸頸分開，從而實現(xiàn)非接觸狀態(tài)。其工作特點為：由于葉板密封有一定的軸向?qū)挾龋~板間的間隙非常小，空氣的流動被葉板阻隔，總泄漏量減小；動壓作用使得葉板與軸頸處于非接觸狀態(tài)，避免了工作過程中的摩擦和乍熱；軸向?qū)挾群筒煌瑝翰钕聞偠鹊淖兓沟萌~板密封可以適用干多種不同的壓差環(huán)境。在地面渦輪發(fā)動機的壓氣機與渦輪之間部位的試驗研究表明：這種

密封的泄漏性能接近刷式密封，葉板的尖部有輕微擦亮，磨損量非常小。從結(jié)構(gòu)和工作特點看，這種薄葉板密封也可以看成是柔順軸密封的一種具體設(shè)計結(jié)構(gòu)和試驗運轉(zhuǎn)驗證。國內(nèi)對于柱面氣膜密封技術(shù)的研究剛剛起步，相關(guān)的研究資料很少。(5)帶金屬橡膠外環(huán)的柱面密封結(jié)構(gòu)口2011年，王虹等首次提出了帶金屬橡膠外環(huán)的柱面密封結(jié)構(gòu)，并對其穩(wěn)態(tài)性能進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，如果合理設(shè)計該結(jié)構(gòu)，其泄漏量遠小于直通式篦齒密封。同時，提出了對該種柔性支承結(jié)構(gòu)的定量設(shè)計方法。該結(jié)構(gòu)如圖3所示，工作時，剛性浮環(huán)和轉(zhuǎn)子軸頸之間形成動壓氣膜，而金屬橡膠作為彈性支承結(jié)構(gòu)，不僅其自身具有一定的剛度，而且可以允許一定的徑向位移。(四)六種典型界面結(jié)構(gòu)型式螺旋槽順流型、逆流型、對稱人字槽型、順流人字槽型、逆流人字槽型和階梯型結(jié)構(gòu)。0 31V口試㈤=口5.區(qū)=間螺底槽順流邛L/SE殳兒小叫】仁口，，住|=2ir螺旋槽順流型、逆流型、對稱人字槽型、順流人字槽型、逆流人字槽型和階梯型結(jié)構(gòu)。0 31V口試㈤=口5.區(qū)=間螺底槽順流邛L/SE殳兒小叫】仁口，，住|=2irlrJ\U2)=i).\媲［初，＞1VMn＞凡=劉1；'=1島同時林人字出型門”攆旋槽逆謹(jǐn)型1』”上閆15,“、呼rKMiT.5.[i=fi=2tr.向電流人字冊地4出土 上IK5.日產(chǎn)日十納，|V=J6g逆流人字槽地山防㈱取四、性能分析以柱面螺旋槽氣膜密封為例Symbo]MeaningValueaspiral 0)30Ehalfofgroovedepth/^m5料groovenumber】6Lsea]width/m0.04（一）偏心率對穩(wěn)態(tài)性能的影響圖中3種穩(wěn)態(tài)特性參數(shù)都隨著偏心率￡的增加而增大。其中泄漏量Q和摩擦轉(zhuǎn)矩M隨著偏心率的增加呈現(xiàn)近似拋物線形的增長。對于氣膜浮升力F而言，當(dāng)偏心率￡<0.3時，氣膜浮升力F隨偏心率的增加而快速上升；當(dāng)偏心率￡介于0.3?0.6之間時，氣膜浮升力呈線性趨勢持續(xù)增加，但上升趨勢有所減緩;當(dāng)偏心率￡>0.6時，氣膜浮升力上升趨勢增大。這是因為當(dāng)偏心率增大時，氣膜的擠壓效應(yīng)逐漸明顯，轉(zhuǎn)軸對氣膜的擠壓使得在氣膜較薄處產(chǎn)生了較大的壓力，并且在此處動壓效應(yīng)也明顯增加，產(chǎn)生了較大的氣膜浮升力，故氣膜浮升力持續(xù)上升。同時，由于偏心率增大使得氣膜分布的不均勻性加強，使得氣膜的壓力梯度發(fā)生了較大幅度的增加，導(dǎo)致了密封泄漏量與摩擦轉(zhuǎn)矩的上升。（二）密封壓差對穩(wěn)態(tài)性能的影響在圖中，氣膜浮升力F與摩擦轉(zhuǎn)矩M隨著密封壓差A(yù)p的增大呈拋物線狀增加，而泄漏量則呈線性趨勢增大，三者中，密封壓差A(yù)p對摩擦轉(zhuǎn)矩的影響最為明顯，摩擦轉(zhuǎn)矩隨著密封壓差的增長幅值最大，氣膜浮升力次之，泄漏量的增長幅度最小。這是由于在柱面螺旋槽氣膜密封運轉(zhuǎn)的過程中，螺旋槽所產(chǎn)生的動壓效應(yīng)有限，因此動壓效應(yīng)產(chǎn)生的局部高壓增長幅度也是有限的，故隨著密封壓差的增大，動壓效應(yīng)所產(chǎn)生的局部高壓不足以密封高壓側(cè)介質(zhì)，導(dǎo)致泄漏量逐漸增大。與此同時，在高壓差工況環(huán)境下，氣膜內(nèi)壓力變化明顯，且分布不均勻，會產(chǎn)生壓力梯度的劇烈變化，從而使得摩擦轉(zhuǎn)

矩急劇增大，導(dǎo)致密封性能下降。（三）槽數(shù)對穩(wěn)態(tài)性能的影響（1）不同偏心率下槽數(shù)對穩(wěn)態(tài)特性的影響從圖（a）中可得，隨著槽數(shù)的增加，氣膜浮升力在一固定數(shù)值上下浮'.募動，變化幅度不明顯，但是隨著偏心增大。在圖（b）中，隨著槽數(shù)的增加，率￡的上升，氣膜浮升力數(shù)值逐漸摩擦轉(zhuǎn)矩逐漸增大，且偏心率越大增加的幅值越大；當(dāng)￡=0.2時，摩擦轉(zhuǎn)矩變化較小，只有當(dāng)n>20時發(fā)生小幅度上升。從圖（c）中可以得出，隨著槽數(shù)的增加，泄漏量逐漸減小最后趨于穩(wěn)定，當(dāng)槽數(shù)增大。在圖（b）中，隨著槽數(shù)的增加，（2）不同密封壓差下槽數(shù)對穩(wěn)態(tài)特性的影響從圖（a）中可得:隨著槽數(shù)的增加，氣膜浮升力逐漸減小，當(dāng)密封壓差A(yù)p增大時，氣膜浮升力的下降幅值也相應(yīng)增加，當(dāng)Ap=10MPa時，氣膜浮升力的下降幅值高達44%。圖5（b）中，隨著槽數(shù)的增加，摩擦轉(zhuǎn)矩也呈現(xiàn)上升趨勢。隨著密封壓差的增加，摩擦轉(zhuǎn)矩增大的幅值也越大。圖5（c）中，隨著槽數(shù)的增加，泄漏量先下降后上升，最后達到穩(wěn)定。在n=12附近，泄漏量達到最小值。隨著密封壓差的增大，泄漏量也逐漸增加，但3條曲線的變化趨勢一致。（四）螺旋角對穩(wěn)態(tài)特性的影響（1）不同偏心率下螺旋角對穩(wěn)態(tài)特性的影響從圖（a）中，隨著螺旋角a的增加，氣膜浮升力逐漸減小，并且隨著偏心率的增大，氣膜浮升力下降越快，且下降幅值也逐漸增大。隨著螺旋角的不斷增大，螺旋槽母線曲率逐漸增大，使得槽型區(qū)域逐漸平緩，從而螺旋槽對氣體的壓縮作用也逐漸減小，導(dǎo)致氣膜壓力下降，引起了氣膜浮升力的相應(yīng)下降。圖（b）中，摩擦轉(zhuǎn)矩隨著螺旋角的增加而增大，圖（c）中，泄漏量隨著螺旋角的增大而相應(yīng)變大，并且偏心率越大，泄漏量也越大。(2)不同密封壓差下螺旋角對穩(wěn)態(tài)特性的影響(2)不同密封壓差下螺旋角對穩(wěn)態(tài)特性的影響在圖(a)中，隨著螺旋角的增加，氣膜浮升力先小幅度上升后劇烈下降，呈現(xiàn)“波峰，，的變化趨勢；在圖(b)中，摩擦轉(zhuǎn)矩隨著螺旋角的增大而逐漸增大；在圖(c)中，泄漏量隨著螺旋角的增加呈現(xiàn)先上升后下降并趨于穩(wěn)定的分布規(guī)律。并且隨著密封壓差的增大，泄漏量的數(shù)值雖有上升，但變化不大。(五)槽深對穩(wěn)態(tài)特性的影響(1)不同偏心率下槽深對穩(wěn)態(tài)特性的影響從圖(a)中可得，隨著槽深的增加，氣膜浮升力逐漸下降，而且隨著偏心率的增大，氣膜浮升力下降越劇烈；在圖8(b)中，摩擦轉(zhuǎn)矩隨著槽深的增大而增大；在圖8(c)中，泄漏量隨著槽深的增加雖呈現(xiàn)近似線性上升趨勢但增大幅度并不明顯。(2)不同密封壓差下槽深對穩(wěn)態(tài)特性的影響隨著槽深的增加，氣膜浮升力、摩擦轉(zhuǎn)矩和泄漏量都呈上升趨勢。在圖(a)中，隨著槽深的增加，氣膜浮升力逐漸增大，且密封壓差越高，氣膜浮升力的上升幅值越大；在圖(b)中，隨著槽深的增大，摩擦轉(zhuǎn)矩的變化幅度逐漸加大，且隨著密封壓差的升高，摩擦轉(zhuǎn)矩數(shù)值成倍上升。在圖(c)中，隨著槽深的增加，泄漏量增大。(六)密封寬度對穩(wěn)態(tài)特性的影響(1)不同偏心率下密封寬度對穩(wěn)態(tài)特性的影響從圖(a)中可得，隨著密封寬度L的增加，氣膜浮升力也隨之上升。圖(b)中，隨著密封寬度的增加，摩擦轉(zhuǎn)矩呈上升趨10

勢但幅度較小，隨著偏心率的上升，摩擦轉(zhuǎn)矩的變化幅度增大。圖10(c)中，泄漏量隨著密封寬度的增加逐漸下降最后在L=0.035m處趨于穩(wěn)定。而且偏心率越大，泄漏量越大。(2)不同密封壓差下密封寬度對穩(wěn)態(tài)特性的影響在圖(a)中，氣膜浮升力隨著密封寬度的增加先增大后減小。當(dāng)密封寬度較小時，所產(chǎn)生的動壓效應(yīng)較小，產(chǎn)生的局部動壓也較小，并且在密封壓差的影響下，使得氣膜浮升力逐漸下降，隨著密封寬度的增大，螺旋槽所產(chǎn)生的動壓效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，此時隨著密封寬度的增加，氣膜浮升力上升。圖(b)中，隨著密封寬度的增加，摩擦轉(zhuǎn)矩呈線性增長，但增長幅值并