考虑刷丝时变磨损的刷式密封摩擦磨损特性求解模型

作     者：兰可心 赵欢 孙丹 杨泽敏 徐文峰 孙基生 

作者机构：沈阳航空航天大学沈阳市透平机械先进密封技术重点实验室 沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(52075346) 辽宁省“兴辽英才计划”资助项目(XLYC2007077) 中国航空发动机集团产学研合作项目(HFZL2021CXY012) 辽宁省自然科学基金(面上项目)(2022-MS-301) 

主　　题：刷式密封 Euler-Bernoulli梁理论 Archard磨损理论 刷丝时变磨损 摩擦磨损特性 

摘      要：提出基于Euler-Bernoulli梁理论和Archard磨损理论耦合方法考虑刷丝时变磨损的刷式密封摩擦磨损特性求解模型，分析刷式密封刷丝自由端与转子表面法向接触力、磨损率与磨损量，设计搭建基于柱面圆周摩擦方式的刷式密封摩擦磨损特性实验装置，在实验验证求解模型准确性的基础上，研究刷式密封工况参数与结构参数对刷式密封摩擦磨损特性的影响规律。研究结果表明：刷丝自由端与转子表面法向接触力与磨损率随摩擦时长的增加均呈对数型减小，最终趋近于0；磨损量随摩擦时长的增加先呈对数型增加，最终趋于稳定，在转速2000r/min和干涉量为0.4mm时，刷丝磨损主要发生在前20h，在第50h时刷丝的磨损量趋于稳定；刷丝法向接触力、磨损率与磨损量均随着干涉量与刷丝束厚度的增加而增大，且磨损量与其呈线性增长关系；而随着转速、刷丝径向长度与刷丝直径的增大以及刷丝倾角的减小，刷丝法向接触力与磨损率变化曲线的下降速率越快，刷丝达到最大磨损量的时间越短。