干氣密封C形圈微動(dòng)磨損分析研究.pdf

1、干氣密封是一種先進(jìn)的、新型旋轉(zhuǎn)軸密封，相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械密封，干氣密封具有磨損小、功耗低、泄漏量小的優(yōu)點(diǎn)，并且能適應(yīng)高壓高溫等實(shí)際苛刻工況。其主要應(yīng)用在泵、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)和氣體透平機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械上，在制冷設(shè)備中也大量使用。由于干氣密封經(jīng)常被應(yīng)用在高壓力、高轉(zhuǎn)速的工作條件下，所以密封圈會(huì)發(fā)生摩擦磨損，并由此導(dǎo)致泄漏量增加并影響主密封的穩(wěn)定性甚至使整個(gè)密封失效，因此，輔助密封圈的密封性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的密封性能有很大影響。盡管C形圈密封為輔助密封，

2、但在干氣密封系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)重要角色。C形圈通常是在高壓力、高轉(zhuǎn)速的條件下工作的，振動(dòng)頻率高，振幅十分微小，特別適合采用微動(dòng)磨損理論對(duì)其進(jìn)行研究。傳統(tǒng)的微動(dòng)磨損理論，大都是建立在幾何維數(shù)為整數(shù)的歐氏幾何基礎(chǔ)上的，難以準(zhǔn)確地反映出摩擦表面的幾何形貌和摩擦副的接觸特性。而分形理論所研究的對(duì)象主要是復(fù)雜的不規(guī)則幾何形態(tài)，因此借助分形理論來(lái)研究微動(dòng)磨損模型更精確。
　　本文將C形圈的微動(dòng)磨損過(guò)程分為三個(gè)階段，初始磨合磨損階段，粘著磨損過(guò)渡階段和

3、磨粒磨損穩(wěn)定階段的?；诜中卫碚搶?duì)于不同的磨損階段，建立不同的磨損模型來(lái)解釋C形圈的磨損機(jī)理。
　　本文提出磨合磨損才是C形圈微動(dòng)磨損的最初始階段，區(qū)別于傳統(tǒng)研究中認(rèn)為粘著磨損是微動(dòng)磨損的初始階段?；诜中卫碚摚⒘薈形圈微動(dòng)磨合磨損模型，并對(duì)其進(jìn)行仿真分析。在所建立模型的基礎(chǔ)之上，推導(dǎo)了磨損量表達(dá)式，找出了影響磨損量的主要因素，并對(duì)相關(guān)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了解釋。
　　其次介紹了粘著磨損階段材料的磨損特性，并建立了C形圈微動(dòng)粘著

4、磨損模型，推導(dǎo)了磨損量表達(dá)式，找出影響磨損量的主要因素，指出在C形圈粘著磨損的過(guò)程中，氧化因素對(duì)磨損的影響是很小的，甚至可以忽略，并且闡述了C形圈表面磨損大坑形成的原因。
　　隨后又闡釋了C形圈在進(jìn)入微動(dòng)磨損穩(wěn)定階段以后，C形圈的磨損機(jī)理，建立了磨粒磨損模型，推演了磨損量算法，分析了在此階段材料所經(jīng)歷的磨損特征。
　　最后通過(guò)C形圈微動(dòng)磨損試驗(yàn)，采集C形圈表面輪廓二維曲線樣圖和三維圖對(duì)其分析，得到以下結(jié)論：C形圈的微動(dòng)磨損過(guò)