考虑热效应影响的指尖密封接触强度分析

作     者：张延超 焦丹丹 吴鲁纪 赵蕊 崔亚辉 冉宝春 王伟 ZHANG YanChao;JIAO DanDan;WU LuJi;ZHAO Rui;CUI YaHui;RAN BaoChun;WANG Wei

作者机构：西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 郑州机械研究所有限公司郑州450001 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(51305343) 陕西省科技成果转移与推广计划(2018XNCG-G-11)资助~~ 

出 版 物：《机械强度》 (Journal of Mechanical Strength)

年 卷 期：2019年第41卷第2期

页      码：413-418页

摘      要：指尖密封作为柔性高速动态密封装置,其在航空发动机、燃气轮机等重大设备的高速密封部位具有良好的应用前景。但高速高温条件下,摩擦生热和环境温度对指尖密封配副接触强度具有重要影响,进而影响其密封性能,探索其影响机理成为指尖密封性能设计中的关键。为此,研究针对指尖密封实际工况条件,将摩擦生热转化为热流密度边界条件,同时计入密封介质温度的影响,构建了指尖密封系统的热结构耦合分析模型,研究了热效应对指尖密封/转子配副接触强度的影响规律,并进行了物理试验验证。研究结果表明,高速条件下摩擦生热对密封配副接触强度具有重要影响,转速为15 000 r/min时,室温条件下,摩擦效应导致指尖密封局部温度升高超过370℃,指尖靴/转子摩擦配副间接触压力增大近10%;高温条件下,考虑热效应影响后,导致局部接触压力相对于不考虑热效应影响时减小了90%;性能试验结果表明考虑热效应后,密封上下游压力差为0.4 MPa时,指尖密封泄漏试验结果的最大误差仅为16.5%,而不考虑热效应影响时,最大误差达到了72.8%,验证了考虑热效应的必要性和热分析方法的合理性,为高温、高速条件下的指尖密封性能设计提供了重要参考。

主 题 词：指尖密封 热结构耦合 摩擦热 接触强度 热效应 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 0812[工学-测绘类] 

D　O　I：10.16579/j.issn.1001.9669.2019.02.025

馆 藏 号：203607116...