基于混合润滑理论的航空作动器密封性能分析

《基于混合润滑理论的航空作动器密封性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2016年2月第42卷第2期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsFebruary2016V01．42No．2http：／／bhxb．buaa．edu．enjbuaa@buaa．edu．CRDOI：10．13700／j．bh．1001·5965．2015．0387基于混合润滑理论的航空作动器密封性能分析欧阳小平1’+，薛志全1，彭超1，(1．浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州310027；郭生荣2，周清和2，杨华勇12．中航工业金城南京机电液压工程研究中心，南京2

2、11106)摘要：针对航空作动器不同压力、温度以及作动速度的工作环境，以Trelleborg公司TurconVL密封为代表，利用混合润滑理论对其性能进行分析，揭示机载工况对航空作动器密封性能的影响规律。建立了基于混合润滑理论的宏观与微观多场耦合模型，包括：考虑空化及流动因子的Reynolds方程油膜模型、Greenwood—Williamson(G—W)的微观接触模型以及Fou．rier的传热模型。通过有限体积法求解，分析不同压力下宏观接触压力、微观接触压力以及油膜压力分布特点。研究结果表明：随流体压力增大，泄漏量与摩擦力都近似线性增大；在25℃时无泄漏，而温度升

3、高至135℃时产生少许泄漏；随作动速度增大，摩擦力减小但泄漏量增大。关键词：航空作动器；VL密封；混合润滑模型；多场耦合；有限体积法中图分类号：THl37．51文献标识码：A文章编号：1001—5965(2016)02-025l-07航空液压系统向高压化发展⋯，作动器作为液压执行元件，一旦发生泄漏，不仅污染环境，降低系统效率，更有可能引起航空灾难。作动器工作环境复杂，压力、温度以及作动速度都对密封性能有较大影响。目前，国内对于航空往复密封的研究大多依靠经验仿制，缺乏完善的理论指导，导致密封性能不佳，泄漏频发。由于航空作动器密封环境存在流、固与热相互耦合，现有密封设

4、计理论难以描述其真实情况，受实验手段的限制，也无法真实测量密封机理存在的问题。密封研究可追溯到1930年旧J。随着计算科学的迅猛发展，利用仿真技术描述工程物理模型成为重要的科研手段¨1，很多学者利用有限体积法计算往复密封泄漏与摩擦规律。Salant等H’81提出带空化因子的Reynolds方程，利用有限体积法计算O形圈、u形圈、斯特封以及多级密封等密封形式性能，并进行对比；Schmidt等【91建立O形圈密封面混合润滑理论模型，并利用ABAQUS软件对该模型进行仿真，证明了这种模型描述密封的准确性；Ongtin等¨0J提出用有限元法求解往复密封中存在的轴对称流固耦

5、合、橡胶与不锈钢混合润滑问题。以往学者都是针对低压常温范围内的作动器往复密封提出建模方法，缺少复杂环境的作动器密封性能研究。本文以Trelleborg公司的航空作动器TurconVL密封结构为研究对象，建立基于混合润滑理论的密封面关系，揭示航空高压、高温及低速对密封性能的影响。1建模如图1所示，航空作动器密封包括活塞密封(pistonseal)和杆密封(rodseal)。杆密封的目的是阻止油液泄漏到环境，与阻止内泄漏的活塞密封相比要求更高。其工作过程包括外冲程(outstroke)和内冲程(instroke)两部分：外冲程收稿日期：2015-06．12；录用日期：

6、2015-09．18；网络出版时间：2015．10．2716：01网络出版地址：WWW．enki．net／kems／detail／11．2625．V．201510271601．001．html基金项目：国家自然科学基金(51275450．51221004)；国家“973”计划(2014CB046403)}通讯作者：Tel．：0571-87951274E-mail：ouyangxp@zja．edu．cn引用格式：欧阳小平，薛志全，彭超，等．基于混合润滑理论的航空作动嚣密封性能分析ⅣJ．北京航空航天大学学报，2016，42(2)：251—257．OUYANGxP，XU

7、EZQ，PENGc，eta1．Analysisonaircraftcylindersealpropertybasedonmixedlubricationtheory【

8、]．JournalofBeringUniversityofAeronauticsandAstronautics．2016．42(2)：251—257(inChinese)，252北京航空航天大学学报2016年时，作动杆受到负载压力作用，容腔(1)内高压，容腔(2)内低压；内冲程时，作动杆受到负载拉力，容腔(1)低压，容腔(2)高压。因此，对于右侧衬套中杆密封，外冲程承受低压，而内冲程承受高压。当作动

9、杆外冲程时