斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)密封材料壽命相關(guān)問題研究.pdf

1、在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，活塞環(huán)處于高溫、高壓、高載荷、無油潤滑的惡劣工況，磨損嚴(yán)重且磨損速度較快，致使活塞環(huán)的壽命達(dá)不到使用要求而限制了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用。因此，本課題的目的就是通過一系列實(shí)驗(yàn)研究，研制一種性能優(yōu)良的密封材料，用于解決活塞環(huán)磨損嚴(yán)重的問題，達(dá)到提高活塞環(huán)使用壽命的效果。
　　首先，本文分析了影響活塞環(huán)密封性能的多個(gè)因素，如活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸，活塞環(huán)與氣缸鏡面接觸時(shí)，氣缸鏡面的制造質(zhì)量以及活塞環(huán)自身材料的性能等，

2、進(jìn)一步分析了影響原因并提出了解決辦法。
　　其次，從影響密封性能的關(guān)鍵因素—密封材料入手，采用共混—冷壓—燒結(jié)的工藝制備了PEEK/PTFE、納米Al2O3/PEEK-PTFE、納米SiO2/PEEK-PTFE、AF/PEEK-PTFE、PI/PEEK-PTFE五種PTFE基復(fù)合材料。利用MRH-3型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對復(fù)合材料進(jìn)行摩擦學(xué)性能測試，再通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察磨損表面和對偶表面微觀形貌;利用WDW-200型微機(jī)控

3、制電子式萬能材料試驗(yàn)機(jī)分別進(jìn)行材料的拉伸、壓縮性能測試，分析力學(xué)性能。研究結(jié)果表明:10％PEEK改性PTFE復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能較純PTFE提高了320倍，在其基礎(chǔ)上，分別添加納米粒子后發(fā)現(xiàn)，納米SiO2改性的PEEK-PTFE共混物的摩擦學(xué)性能優(yōu)于納米Al2O3改性的PEEK-PTFE共混物的摩擦學(xué)性能。但耐磨性改善的同時(shí)，摩擦系數(shù)變大，且對偶件表面損傷嚴(yán)重。為了改善此缺陷，本文又采用有機(jī)填料AF和PI進(jìn)行填充改性，結(jié)果顯示:5％P

4、I/10％PEEK/PTFE復(fù)合材料耐磨性最好，體積磨損率為1.702×10-6mm3/Nm，較純PTFE耐磨性提高了630倍。5％PI和10％PEEK共同填充的PTFE復(fù)合材料摩擦系數(shù)相對較小，耐磨性強(qiáng)，對偶件表面損傷較小，且力學(xué)性能優(yōu)良，是良好的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)密封材料。
　　最后，通過理論及經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法選擇出了一種適合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)使用壽命預(yù)測的方法。通過材料在惡劣工況下磨損可能出現(xiàn)磨損及蠕變的兩種情況，建立蠕變本構(gòu)方