| 题名 | 基于分形理论的干气密封环摩擦磨损数值模拟 |
| 作者 | 张正棠 |
| 答辩日期 | 2016 |
| 导师 | 丁雪兴 |
| 关键词 | 分形理论 干气密封 摩擦界面 接触 磨损 摩擦 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 干气密封是目前出现的一种新型气体密封,比起传统的机械密封具有很多优越性,并且能够承载许多特殊工况下的密封,干气密封摩擦界面的摩擦磨损特性与其设备承载能力、安全性、寿命长短以及泄漏量等密切相关。随着生产水平的不断提高对机械设备的密封性能要求越来越高,干气密封端面的研究也越来越深入,其应用已经由以往的常温、常压工况下逐渐拓展到高温、高压、低温、真空等特殊工况甚至为一些极端工况。为了能够使得一些重要以及特殊设备达到并保持长时间稳定安全运行,从理论上深刻揭示其摩擦界面的摩擦磨损特性是非常有必要的。而干气密封在起动停阶段摩擦界面微凸体之间的接触以及微凸体之间摩擦磨损都会生成热,就会对接触面产生黏着磨损损坏设备,干气密封气体进入过程中混有杂质颗粒,微凸体接触摩擦过程中产生磨粒磨损粘着磨损。然而从微观层面考虑干气密封界面的摩擦磨损,利用相关知识和理论,如:分形几何理论、微凸体接触理论、有限元分析方法、概率理论等建立相应的模型等,分析密封摩擦界面特性参数对干气密封性能的影响及影响程度,主要研究内容和结论如下:本文根据以往研究微凸体变形特征的方法结合分形理论以及端面摩擦的作用,利用微观基于基底长度建立的微凸体摩擦界面分形接触模型,通过该粗糙表面接触模型推导了干气密封启动停阶段干摩擦下磨合磨损、磨粒磨损以及粘着磨损磨损率的分形模型并进行验证,利用MATLAB软件基于分形参数对磨损率分形模型进行描述,通过立体图像以及二维曲线图来清楚地反映磨损率随着分形维数、特征尺度系数、材料性能常数和磨损概率常数的变化趋势,从中可以分析得出影响磨损率的各个因素,并由此通过这种方法可以对设备进行优化,通过这些变化趋势找出在最佳参数下的最小磨损率。研究结果表明:当分形维数处在某一区间内时,随着分形维数的逐渐增大,磨损率先减小后增大;最优分形维数1.5时,磨损率最小。当让分形维数保持不变时,随着尺度常数、概率常数的增大磨损率也随之增大;而随着材料性能常数的增大磨损率减小。当其它各参数都保持恒定时,接触面积越大磨损率也变大。该模型的建立为进一步研究粗糙表面的摩擦、磨损与润滑具有重要意义。用分形参数表征摩擦界面磨合形貌特性,并根据以往的分形接触模型通过计算、推导分析,建立了最大静摩擦力和摩擦系数的分形模型,并对上述模型做了数值分析。根据模拟要求,对上述模型进行了简单的分析,并结合软件进行了分析。研究结果表明,当其他参数一定时,摩擦系数随着分形维数的变化时,当分形维数1.1?D?1.2时,随着分形维数的变化,摩擦系数与所受载荷之间呈非线性的凸形曲线,但这种变化幅度是非常明显的;当分形维数1.2?D?1.9时,随着分形维数的增大,摩擦系数和法向载荷之间呈现出非线性的凹形曲线,这种变化趋势更明显。当分形维数为某一数值时,摩擦系数变化最明显,在所分析图中可以清楚的看到分形维数在1.1附近发生的变化最明显。另外,当分形维数不变时,微凸体接触面积越大摩擦系数变化也越大。特征尺度系数和材料的性能常数对静摩擦系数的影响则是随着法向载荷的增大,静摩擦系数也增大。最大静摩擦力随着法向载荷的增大呈现线性正比的关系。同时,该模型的建立也为今后分析密封摩擦界面的性能特性研究奠定了理论基础。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 73 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91541]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张正棠. 基于分形理论的干气密封环摩擦磨损数值模拟[D]. 2016. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论