Page 32 - 《摩擦学学报》2021年第3期

第 3 期 惠玉祥, 等: 考虑磨损的接触式端面密封模型及试验 321

Given the initial temperature, the
Start heat generation rate is solved
according to the film thickness

Input working condition parameters,
material characteristic parameters,
geometric parameters
Using thermo-mechanical coupling
model to solve the temperature
field
Calculate closing force and fluid force according
to geometric model and working
condition parameters NO
∫
F 1 = r p·2πrdr
YES
Whether the temperature
F c =F open −F 1 field converges
The solid contact force is calculated

Solution of solid contact force distribution by Find out the temperature
undetermined coefficient method distribution and calculate all
relevant parameters of the seal
ro
∫ b
F c = 2πr − dr-2πb(r o -r i )
r
ri
Calculation of film thickness distribution End
by the GW model

Fig. 5 Calculation flow chart of uniform wear model
图 5 均匀磨损模型计算流程图

表 1 试验部分参数
Table 1 Main parameters of experiment

Parameter Specification Parameter Specification
8 8.44
r i r o
Internal high pressure，P1/MPa 0.4 External low pressure，P2/MPa 0.1
Outer diameter linear velocity，v/m/s， 48.7 T/℃ 30
R a /μm 0.1 Spring elastic force，F s 15.4
30 ℃ fluid viscosity，η 0 /cst 25.4 Solid friction coefficient，μ 0.1

涉仪对表面进行观测. 试验系统实物如图6所示，主要 验直至总时长达到1 h，最后拆下静环对磨损端面进行
用到的有高速电机、油气润滑系统、油循环冷却系统、 观测，并进行重复试验，绘制成图7的流程图.

温度检测仪、摄像机和恒温油箱等. 2.3 试验结果分析

2.2 试验历程 按照本文中建立的理论模型，有限元部分采用
试验分为预试验和正式试验两部分. 预试验旨在 COMSOL5.3实现，其余计算采用MATLAB2012b计
验证腔体压力为0.4 MPa时静止状态试验腔体密封性 算，最终得到给定试验条件下的密封性能以及磨损情
以及各环节密封性. 况，并与试验实际结果进行对比.

正式试验时，首先开启油泵循环，调节腔体压力 2.3.1 温度
至0.4 MPa，开始计时和记录速度以及泄漏量，按照 将两次试验所测得温度数据和理论计算结果绘

2
0.125 m/s 的加速度升速至48.7 m/s，稳定转速运行， 制成图8，其中Exp-1-1，Exp-1-2，Exp-1-3，Exp-1-4为第
直至支撑滚动轴承温度升高至90 ℃或时间到达15 min， 一次试验，Exp-2-1，Exp-2-2，Exp-2-3，Exp-2-4为重复
停机冷却，这是防止轴承温度过高，发生危险. 重复试 试验结果，Theoretical calculation为理论计算在磨损均