刷式密封摩擦热效应数值与实验研究

刷式密封刷丝与转子表面高速接触摩擦产生的摩擦热效应直接影响刷式密封封严性能和使用寿命。基于刷丝-转子系统热固耦合方法建立了刷式密封摩擦热效应数值求解模型，设计搭建了刷式密封摩擦热效应实验装置，应用热成像仪实验研究了刷丝温度分布特性，在实验验证刷丝-转子系统热固耦合数值求解模型准确性基础上，研究了转速、干涉量、刷丝安装角、摩擦时长、刷丝束厚度、后挡板长度对刷式密封摩擦热效应的影响。研究结果表明：刷式密封刷丝温度数值计算与实验测量平均误差为8.9%,建立的刷丝-转子系统热固耦合模型具有较高准确性。实验研究得出刷式密封最高温度随刷丝束厚度增大逐渐增大；刷丝束最高温度随着后挡板长度减小而逐渐降低；最高温度随干涉量的增大逐渐增大，0.4 mm相较于0.3 mm干涉量最高温度升高了59.0℃,随着摩擦时长增大，刷丝与转子磨损量减小，温度逐渐下降。数值计算得出刷丝束应力最大值出现在刷丝固定端，接触变形最大值出现在中排刷丝尖端，最大温度值出现在刷丝自由端。刷式密封最高温度随着刷丝安装角的增大而降低；最高温度随着转速的上升逐渐增大，2 000 r/min转速相对于600 r/min转速最高温度提高了4....