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基于摩擦热效应刷式密封摩擦副匹配性实验研究

摘 要: 刷式密封刷丝与转子涂层相互摩擦产生的摩擦热效应直接影响其封严性能和使用寿命。本文分析了刷式密封刷丝与转子涂层材料摩擦副的摩擦热效应理论，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不同材料的刷式密封试验件、以及四种不同涂层材料摩擦转盘，应用热成像仪实验测试了刷式密封摩擦副温度分布特性，实验研究了结构参数与工况参数对刷式密封摩擦热效应的影响，获取了刷丝与转子涂层材料摩擦副匹配性关系。研究结果表明：刷式密封的最高温度会随着摩擦时长的增加，逐渐升高，随后由于摩擦副的磨损，温度降低并趋于稳定。刷式密封的最高温度会随着干涉量的增加而升高，且刷式密封在0.4mm干涉量下的温度普遍高于在0.3mm干涉量下的温度。刷式密封的最高温度会随着刷丝厚度的增大而增大；刷式密封的最高温度会随着后挡板保护高度的增大而减小。通过对比不同刷丝材料与转子涂层材料摩擦副间最高温度随摩擦时长变化曲线，可以得出GH605-WC材料和GH4169-ZrO₂材料为最佳匹配材料，此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量，温升效果低于其他匹配材料，且耐磨性能优于其他匹配材料。

关键词: 刷式密封；摩擦热效应；涂层材料；匹配性；红外热成像仪