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小型转子发动机密封片在混合润滑下的磨损预测研究

蒋涵颖  
【摘要】:小型转子发动机具有构造简单、体积小巧等优势。然而由于密封片在润滑不好的条件下工作,其磨损情况较为严重。转子发动机密封面的磨损决定了整体结构的寿命,研究转子发动机密封面的磨损规律对于提高转子发动机的可靠性具有重要意义。转子发动机的整体结构承受复杂的载荷作用。本文先阐述了密封片的运动特性并对密封片进行了受力分析。此外,还叙述了测量密封片所受燃烧室气体压力的实验台并阐述了实验测量结果。密封片润滑状态直接影响了密封片与气缸间的微凸体作用力,对于结构的磨损量具有重要影响。由此可见,润滑模型的准确建立十分重要。近年来,由于混合润滑准确描述了实际结构中接触区流体润滑和边界润滑相互组合这一情况,已得到越来越广泛的应用。本文采用平均雷诺方程,Greenwood和Tripp的微凸体接触力模型作为混合润滑模型,混合润滑计算和径向密封片平衡方程联立求解,共同决定转子发动机密封区域的承载情况,为磨损计算奠定基础。最终,采用Archard磨损模型来计算密封区域的磨损深度。此外,本文还在磨损计算中不断更新密封片顶部轮廓,采用一种接触位置计算法计算密封片轮廓改变后的摆动角,考虑了轮廓的改变对密封片混合润滑和磨损特性的影响。本文还考虑了密封片和气缸接触面上粗糙度及油层厚度对混合润滑和磨损的影响,从而为提高小型转子发动机的抗磨损提供设计指导。


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