旋转密封两种热失稳现象的表征建模与特性研究

在车辆传动系统中的密封环,热失稳现象明显,为掌握热失稳的形成规律和影响机制,针对不同材料的密封环,进行热失稳建模计算与试验研究。根据密封环热失稳现象的特点,分别对局部高温热带和高温热点两种热失稳现象进行建模,基于伽辽金有限元方法,构建热-结构的耦合模型,把非均匀分布物理场及其扰动问题,转换为矩阵行列式进行求解,获得了不同密封材料发生热失稳的临界速度值。随着摩擦因数的增大,密封材料热失稳的临界速度值有下降的趋势。利用自主设计的密封环试验台进行试验分析和模型验证,设计了密封环局部高温热带和热点的试验验证方法,考察了聚酰亚胺和铜基粉末冶金材料密封环的热失稳试验过程,试验与计算结果具有一致性。对试验后的密封环,通过扫描电子显微镜观察密封表面形貌,符合局部高温热带和热点的特征,表明了密封环热失稳建模计算的有效性。