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基于摩擦热效应的刷式密封摩擦副匹配性实验研究

刷式密封刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响其封严性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论，设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置，设计加工了六种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和四种不同涂层材料摩擦转盘，实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响，通过对比分析磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量，获取了刷丝与转子涂层材料匹配性关系。研究结果表明：刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定，随着干涉量的增加而升高，干涉量由0.3mm增加至0.4mm，刷丝平均最高温升达39.96℃；最高温度随着刷丝厚度的增加而增大，随着后挡板保护高度的增大而减小。当刷丝材料为钴基高温合金G605时，最佳转子涂层材料为WC；当刷丝材料为镍基高温合金G4169时，最佳转子涂层材料为ZrO₂，此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量，且耐磨性能高于其他匹配材料。