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高压高速液压组合杆封热弹流混合润滑模型及特性分析

液压组合杆封是航空航天、海洋工程、冶金等领域高端装备用高参数作动器的关键核心基础零部件，是保证液压系统可靠运行的强力支撑，但同时也是其薄弱易失效环节，特别是高压高速工况下其可靠性欠缺保障、润滑机理尚不明晰、正向设计缺乏依据。本文以斯特封为例，以“密封-油膜-活塞杆”系统为研究对象，建立了高压高速液压组合杆封热弹流混合润滑模型，分析了高压、高速工况下组合杆封的力学及润滑特性，获得了界面摩擦热的生成、传播和演变规律，揭示了热效应对密封行为及性能的影响机制。研究表明：高压高速工况下，界面温升非常显著，且主要集中在靠空气侧密封唇口及与之接触的活塞杆浅表；界面摩擦热通过改变油膜粘度引起粘楔效应，来改变油膜厚度分布及油液流速，进而影响密封行为及其性能；随着介质压力和往复速度的增加，界面摩擦温升急剧增加，对密封行为及其性能的影响也更加显著，导致回/进程泄漏率和摩擦力均大幅增加；过高的温度甚至会造成热变形过度，导致密封材料劣化，诱发密封件热损伤或加剧磨损失效进程，对密封系统十分不利。本研究工作可为高端装备高参数作动器用液压杆封的润滑机理揭示、密封性能预测、失效机制分析及正向结构设计提供理论参考依据。