干氣密封摩擦副啟停階段摩擦特性的仿真研究.pdf

1、干氣密封摩擦副啟停階段屬于干摩擦階段，在這個階段中干摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闅饽櫥?。在上述轉(zhuǎn)變過程中，干氣密封摩擦副直接接觸摩擦，從而產(chǎn)生大量的摩擦熱，易導(dǎo)致密封環(huán)失效。干氣密封在啟動時動、靜環(huán)端面相互接觸，類似于接觸式密封，因此干氣密封在啟動階段屬于接觸式密封，研究接觸式密封摩擦特性對研究干氣密封啟停階段摩擦特性具有重要的意義。各國學(xué)者提出了大量的基于統(tǒng)計學(xué)參數(shù)的微觀接觸模型，而基于統(tǒng)計學(xué)參數(shù)的接觸模型不能客觀真實(shí)反映微觀接觸特性。隨著研究的深入

2、，人們發(fā)現(xiàn)粗糙表面具有分形行為。由于分形理論對接觸式密封研究的優(yōu)越性，基于分形理論的接觸模型誕生了。
　　針對干氣密封非穩(wěn)態(tài)下摩擦特性對密封性能起到關(guān)鍵性影響，考慮動、靜環(huán)材料屬性，微凸體之間的相互作用以及摩擦熱力耦合，建立不同分形維數(shù)、不同變形方式下的三維粗糙實(shí)體與理想光滑剛體滑動摩擦熱力耦合模型。運(yùn)用ANSYS有限元軟件進(jìn)行材料屬性分配、網(wǎng)格劃分以及接觸設(shè)置和加載等關(guān)鍵步驟，數(shù)值模擬和分析了微凸體不同分形維數(shù)、不同變形方式下的

3、摩擦熱以及應(yīng)力變化規(guī)律。
　　通過研究發(fā)現(xiàn)，不同分形維數(shù)、不同變形方式下的各個參數(shù)有著共同的趨勢，先急速增加，后下降，再出現(xiàn)波動性，最后趨于平緩，發(fā)生這種現(xiàn)象的根本原因是由于微凸體的變形所致。D=2.5的粗糙實(shí)體其摩擦界面最高接觸溫度、VonMises等效應(yīng)力、接觸力、摩擦力均大于 D=2.6的粗糙實(shí)體，從而推斷出：干氣密封在啟停階段的特性與分形維數(shù)的大小有一定的關(guān)系；微凸體彈性變形時，VonMises等效應(yīng)力、接觸力、摩擦力均遠(yuǎn)