407 / 2021-06-16 11:36:21

基于热固Archard模型的深浅槽组合动压密封启停阶段端面磨损研究

航空领域设备服役期间需要经历反复启停的工况，动压密封设计不当时端面容易发生碰磨，导致密封磨损失效。深浅槽组合动压密封能在保证高转速密封性能的情况下，改善低转速密封端面磨损性能。为了进一步优化启停阶段磨损性能，本文修正端面流体膜反力、摩擦系数，以及Archard方程，建立热固耦合Archard瞬态磨损计算模型。求解端面磨损深度分布，分析压力、加速度以及端面结构参数对磨损率与峰值温度的影响。采用试验法对比研究不同端面结构18Cr2Ni4WA/Cr₂O₃镀层与浸锑石墨的摩擦磨损性能。基于各目标最优时端面参数取值范围，采用正交试验方法，获得了端面磨损的影响因子以及综合最小磨损率与温度峰值时的端面结构参数取值，揭示了影响因子对磨损性能的影响规律。基于对比试验，发现材料干摩擦工况下端面具有黏着磨损特征，油润滑工况端面具有磨粒磨损特征。获得了转速以及载荷对浅槽结构与深浅槽结构端面摩擦系数的影响规律，在干摩擦以及油润滑工况中，深浅槽组合结构能够很好的改善端面摩擦磨损性能，研究结果为密封端面磨损预测以及端面耐磨设计提供了思路与方法。