织构设计对润滑脂密封副密封特性影响的数值模拟

作     者：武怀彪 潘家保 汪奥 WU Huai-biao;PAN Jia-bao;WANG Ao

作者机构：安徽工程大学机械工程学院安徽芜湖241000 南京航空航天大学直升机传动技术国家重点实验室南京210016 

基　　金：国家自然科学基金(52005004) 清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金(SKLTKF21B02) 南京航空航天大学直升机传动技术重点实验室开放课题(HTL-O-20G09) 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2023年第52卷第4期

页      码：155-163,191页

摘      要：目的探究织构设计对润滑脂密封副密封性能的影响规律,得到织构化设计的最佳结构参数和工况条件。方法基于润滑脂Herschel-Bulkley流变模型和非接触机械密封原理,选择直线型沟槽织构建立端面密封模型。采用数值模拟方法分析不同倾斜角和转速下密封间隙的流场规律,进一步对密封副泄漏量的影响因素进行系统探究。结果倾斜角不同,泄漏量随转速的变化规律不同。倾斜角为30°时,泄漏量随转速的提升而增大;倾斜角为35°时,泄漏量较小,且随转速变化不大;倾斜角为40°,且转速大于2000 r/min时,泄漏量几乎为0;倾斜角大于等于45°,且转速大于1000 r/min时,流体反向泵送,无泄漏。密封间隙和介质初始温度是影响泄漏的主要因素,泄漏量随密封间隙和介质温度的增大而增大。一定范围内,增加沟槽数量和长度也可减少泄漏。最佳织构参数和工况条件为倾斜角40°,槽数14,槽长8 mm,槽宽1.5 mm,密封间隙0.03 mm,槽深0.07 mm,温度小于320 K,转速大于2000 r/min。结论织构设计能有效抑制流体端面泄漏,润滑脂非牛顿特性对密封副间隙流场有显著影响,后续润滑脂密封副设计中应考虑流体的非牛顿特性。

主 题 词：润滑脂 密封副 织构化设计 泄漏控制 密封机理 非牛顿流体 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.04.012

馆 藏 号：203114312...