耐磨涂层对指尖密封综合性能的影响研究

发布时间：2021-01-26 18:17

　　随着航空航天技术的不断发展,对航空发动机性能要求越来越高,密封装置作为影响发动机性能的重要因素,其性能的提升在航空发动机经济、效率等各方面影响显著。传统的刷式密封、端面密封及蓖齿密封等发展相对成熟,但也已经逐渐满足不了航空发动机性能提升的要求,指尖密封作为继刷式密封后提出的新型柔性密封装置,因其具有良好的柔性动态特性,且泄漏水平小,因而具有较大应用潜能。指尖密封的结构特征,尤其是指尖梁的结构刚度对指尖密封性能起着决定性作用,但指尖片之间、指尖片与后挡板之间摩擦阻滞产生的迟滞泄漏,以及指尖靴与密封跑道之间的磨损特性是影响其工作稳定性的重要因素。根据摩擦学机理,耐磨涂层是有效改善该问题的重要途径。为此,本研究根据指尖密封的涂层工艺特点,首先选择碳化钨（WC）、碳化铬（Cr₃C₂）和特氟龙（PTFE）涂层材料,通过盘销摩擦样块进行摩擦机理实验,通过销—盘摩擦试验揭示耐磨涂层的摩擦学性能及耐磨机理,优选适合于指尖密封的耐磨涂层。另一方面对渐开线型指尖密封结构进行优化,按优化所得结构进行密封件的加工,并结合摩擦机理实验结果选择涂层工艺并进行涂层制备,并... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
    1.1 指尖密封研究的背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 指尖密封的结构类型及工作原理
        1.2.1 接触式指尖密封
        1.2.2 非接触式指尖密封
        1.2.3 压力平衡型指尖密封
    1.3 国内外研究进展及存在的问题
        1.3.1 指尖密封国内外研究进展
        1.3.2 指尖密封存在的问题
    1.4 本文主要研究内容及意义
        1.4.1 本文研究内容
        1.4.2 本文研究意义
2.渐开线型指尖密封静态性能分析
    2.1 引言
    2.2 ANSYS APDL简介
    2.3 渐开线型指尖密封的几何模型
    2.4 渐开线型指尖密封性能分析模型
        2.4.1 分析模型的网格划分
        2.4.2 分析模型接触设置
        2.4.3 边界条件设定与加载
    2.5 仿真结果分析
    2.6 小结
3.渐开线型指尖密封动态性能分析
    3.1 引言
    3.2 分析模型建立及加载
    3.3 仿真结果分析
        3.3.1 不同摩擦系数指尖密封动态响应
        3.3.2 转速及压差对指尖密封动态性能的影响
    3.4 小结
4.耐磨涂层摩擦性能及磨损机理分析
    4.1 引言
    4.2 试验方案及涂层制备
        4.2.1 试验方案
        4.2.2 涂层材料
        4.2.3 涂层制备工艺
        4.2.4 摩擦试样制备
        4.2.5 涂层属性检测
    4.3 摩擦磨损试验
    4.4 涂层摩擦性能及磨损机理分析
        4.4.1 磨痕SEM形貌分析
        4.4.2 磨痕2D及3D轮廓分析
        4.4.3 摩擦系数对比分析
    4.5 小结
5.渐开线型指尖密封结构优化及试验
    5.1 引言
    5.2 渐开线型指尖密封结构优化
        5.2.1 优化结构参数选择
        5.2.2 优化算法
        5.2.3 指尖密封优化模型建立及求解
        5.2.4 优化结果
    5.3 指尖密封试验研究
        5.3.1 试验台简介
        5.3.2 指尖密封试验件制备
        5.3.3 指尖密封台架试验结果
    5.4 小结
6.总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑泄漏间隙有压流体作用的指尖密封瞬态性能分析[J]. 王莉娜,陈国定,苏华,路菲.  航空动力学报. 2015(08)
[2]2.5D碳/碳复合材料指尖密封动态性能分析[J]. 路菲,陈国定,苏华,王莉娜.  航空学报. 2013(11)
[3]基于系统响应特征的指尖密封泄漏特性分析[J]. 张延超,刘凯,周连杰,胡海涛.  航空动力学报. 2013(01)
[4]物理气相沉积技术的研究进展与应用[J]. 吴笛.  机械工程与自动化. 2011(04)
[5]Dynamic Behavior Analysis of Finger Seal Based on Equivalent Dynamic Model[J]. SU Hua and CHEN Guoding School of Mechatronics,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072,China.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2010(05)
[6]指尖密封性能优化的一种新方法[J]. 张延超,陈国定,周连杰,罗健.  机械工程学报. 2010(10)
[7]指尖密封性能的模糊Nash平衡优化[J]. 张延超,陈国定,申晓龙.  航空动力学报. 2010(01)
[8]超音速火焰喷涂WC涂层替代电镀硬铬:疲劳和摩擦磨损性能[J]. 周克崧,邓春明,刘敏.  中国工程科学. 2009(10)
[9]热喷涂技术在我国航天领域的应用[J]. 吴朝军,吴晓峰,杨杰.  金属加工(热加工). 2009(18)
[10]刷式密封技术及其在汽轮机优化设计中的应用[J]. 阳虹,杨建道,李军,王金山,何阿平.  动力工程. 2009(08)

硕士论文
[1]压力平衡型指尖密封的动态性能优化与试验研究[D]. 石腾腾.西安理工大学 2017
[2]激光熔覆碳化铬—镍基复合涂层的制备与摩檫学研究[D]. 林成虎.延边大学 2013
[3]指尖密封性能与结构特征关联特性分析[D]. 江岸英.西北工业大学 2007
[4]非渐扩形结构指尖密封特性研究[D]. 桂普国.西北工业大学 2003



本文编号：3001593