油气混相回流泵送密封结构启动过程摩擦磨损性能试验

针对航空发动机轴承腔油气混相回流泵送密封(OG-RPS)结构启动过程中转速低于开启转速时密封端面易发生摩擦磨损问题,采用Plint摩擦磨损试验机进行了摩擦学性能试验。选择浸锑石墨和浸树脂石墨2种典型软环,18Cr2Ni4WA钢、表面喷涂Al2O3陶瓷和表面喷涂Cr2O3陶瓷3种典型硬环,改变转速和载荷模拟密封启动过程的速度和端面比压变化,监测密封端面摩擦系数和温度,并与机械密封结构试验数据进行对比。结果表明:螺旋槽能有效提升摩擦副润滑特性,减少表面磨损,大幅降低摩擦系数和温升,最高可分别降低73.02%和63.41%;表面喷涂陶瓷能有效提高密封面抗磨损性能,其摩擦面更平滑;对摩擦副组对浸树脂石墨和表面喷涂陶瓷更容易获得超低摩擦系数(COF<0.01)。研究结果可为航空发动机轴承腔OG-RPS密封环设计选材和性能优化提供数据支撑。

油气两相回流泵送密封的端面温度分布分析及试验验证

密封端面温度不但影响端面变形也表征了端面的摩擦状态,对密封的运行至关重要,尤其是对于动压密封启停时的非开启状态。研究油气两相回流泵送密封(OG-BPS)在开启态和非开启态下的端面温度分布。在ANSYS Workbench中建立热-结构耦合数值分析模型并进行变工况参数试验,分析了转速、压差和液气比等工况参数对端面温度的影响。结果表明:在开启态下,端面温度随着转速和液气比的增加仅略有增加,因此OG-BPS在变工况条件下能够稳定可靠地工作;在未开启态下,端面温度随着转速和压差的增加而急剧增加,但随着液气比的增大,端面温度迅速下降,油气两相介质有利于启停运行。试验结果与数值计算结果相吻合,证明了数值计算的正确性。