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航空发动机气路密封配对材料高速高温摩擦磨损试验系统设计

针对航空发动机气路密封件摩擦副配对材料高速高温摩擦磨损性能的试验研究需求，设计搭建了高速高温摩擦磨损试验系统并完成了相应的摩擦学试验验证。该试验系统包含驱动模块、加热模块、测控模块、加载模块。驱动模块采用高速变频电机作为驱动源，通过变频逆变系统，对电机进行动力输出控制，驱动模块可以实现150m/s的摩擦盘线速度；加热模块采用电炉丝作为加热源，通过温控箱对加热温度进行控制，最大加热功率为3kW，能实现最高400℃的稳定摩擦环境温度；自行设计的测控模块通过信号线与变频逆变系统进行连接，以传输电机转速等控制指令并实现对摩擦盘转速的实时控制，同时主控计算机通过通讯接口与传感测试设备连接，完成温度、振动、摩擦系数等数据的同步采集；加载模块使用自行设计的夹持机构来固定试验样件，采用电动缸对试验样件进行加载，试验样件包括球、销、块等以实现点、线、面接触形式，采用拉压力传感器对加载力进行实时监测，可实现加载力在0-20N范围内无级调节；摩擦系数则是通过粘贴在加载杆上的应变片进行实时测量的。基于搭建的试验台，分别使用轴承钢摩擦盘和石墨摩擦块构成摩擦副模拟航空发动机气路动密封接触副，开展了最高线速度100m/s和最高试验温度300℃的摩擦磨损试验，并开展了磨损界面形貌测量和磨损机制分析。