高温下石墨密封材料摩擦磨损性能研究及预测

摘要

航空发动机密封技术的水平和密封的效率是评估发动机整体性能的主要考核指标，密封材料是保证密封装置密封性能和使用寿命的关键，密封装置中摩擦配副材料的摩擦磨损性能是接触式动密封装置的可靠性、使用寿命、工作能力和封严性能的决定性因素。
　　本文主要针对高温下航空发动机接触式动密封所使用的M210石墨密封材料与硬铬涂层配副的摩擦磨损试验及试验的结果进行分析与研究。高温摩擦磨损试验采用HT-1000型高温摩擦磨损试验机，以M210石墨销为滑动件，硬铬涂层的金属圆盘为对磨件。试验主要考虑载荷、滑动速度和温度三个影响因素，每个因素取八个水平，首先研究三个影响因素的单独变化对石墨减摩耐磨性能的影响，其次研究三个因素耦合作用下的石磨摩擦磨损性能，采用均匀设计法进行三因素试验方案的设计，最后，根据发动机工作状态完成了温度连续变化试验研究。采集摩擦系数随时间变化的数据与线图，使用电子天平测量计算M210石墨销的磨损量，将试验前后的M210石墨销摩擦表面做扫描电子显微镜以对比分析摩擦磨损试验前后M210石墨摩擦表面的形貌变化与摩擦磨损的机理。
　　通过对M210石墨密封材料与硬铬涂层的金属圆盘配副间的摩擦磨损性能试验，研究配副材料的摩擦系数的变化规律，研究了载荷、滑动速度及温度对密封材料磨损量与摩擦系数的影响，分析了M210石墨密封材料的磨损机理。采用灰色理论与回归分析对试验数据进行单因素与多因素模拟和预测，建立了M210石墨密封材料的摩擦磨损数据库，为航空发动机密封的设计提供了试验基础数据，通过优化选择，提高密封材料可靠性和使用寿命。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 密封及密封材料的研究现状

1．2．1 密封结构

1．2．2 密封材料

1．3 摩擦磨损性能预测方法的研究

1．3．1 灰色系统理论

1．3．2 回归分析

1．4 本课题的主要研究内容

第2章 试验设备及试验设计

2．1 高温摩擦磨损试验设备

2．2 试验试件

2．3 摩擦配副试件材料及性能

2．4 分析使用仪器设备及试剂

2．5 试验设计

2．5．1 均匀设计

2．5．2 均匀设计表

2．6 石墨密封材料摩擦磨损试验设计

2．6．1 多因素变化试验

2．6．2 单因素变化试验

2．6．3 连续温度变化试验

2．7 本章小结

第3章 石墨密封材料摩擦磨损试验

3．1 试验准备及操作

3．2 石墨密封材料高温摩擦磨损试验结果

3．3 本章小结

第4章 石墨密封材料摩擦磨损结果与机理分析

4．1 试验线图分析

4．1．1 多因素试验线图分析

4．1．2 单因素试验线图分析

4．1．3 连续温度变化试验线图分析

4．2 密封材料磨损机理分析

4．3 本章小结

第5章 石墨密封材料摩擦磨损预测

5．1 石墨密封材料摩擦学性能单因素预测

5．1．1 灰色系统预测的意义与原理

5．1．2 GM(1，1)模型

5．1．3 石墨密封材料摩擦磨损灰色预测

5．2 石墨密封材料摩擦磨损多因素预测

5．2．1 多元线性回归与区间估计

5．2．2 石墨密封材料摩擦磨损回归分析预测

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢