高PV值密封环的热负荷建模分析与试验验证.pdf

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1、２０１６年４月润滑与密封Ａｐｒ?２０１６第４１卷第４期ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４１Ｎｏ?４ＤＯＩ：１０?３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?０２５４－０１５０?２０１６?０４?０２４∗高ＰＶ值密封环的热负荷建模分析与试验验证１１１２张鹤邢庆坤张静宫燃（１?中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京１０００７２；２?江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江２１２０１３）???摘要：根据密封环的应用条件和工作环境，研究高ＰＶ值（密封流体压力和密封端面的平均滑移速度的乘积）密??封环的热负荷特性，确定密封环传热规律，获得密封

2、环传热过程中的３种边界条件。模拟密封环的实际运行工况，采??用有限元方法对密封环整体的温度分布及温度随工况的变化规律进行建模计算。结果表明，随着油压和转速的升高，???密封环温度随之增大，在主密封面的温度梯度比非密封面的大。利用自主开发的密封环综合性能试验台进行密封环温??升的试验研究，试验测得的温度与建模计算获取的温度变化趋势一致，而且计算值保持了足够的计算精度，证明采用????模拟方法对高ＰＶ值的密封环热负荷进行评估是有效和适用的。??关键词：密封环；热负荷；温度场；传热规律中图分类号：ＴＢ４２文献标志码：Ａ文章编号：０２

3、５４－０１５０（２０１６）０４－１１５－０４ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＴｈｅｒｍａｌＬｏａｄＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｆｏｒＳｅａｌｕｎｄｅｒＨｉｇｈＰＶＶａｌｕｅ１１１２ＺＨＡＮＧＨｅＸＩＮＧＱｉｎｇｋｕｎＺＨＡＮＧＪｉｎｇＧＯＮＧＲａｎ（１?ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＶｅｈｉｃｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＣｈｉｎａＮｏｒｔｈＶｅｈｉｃｌｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７２，Ｃｈｉｎａ；２?ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅａｎ

4、ｄＴｒａｆｆｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓｅａｌｉｎｇｒｉｎｇｓ，ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｌｏａｄｉｎｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｈｉｇｈＰＶｖａｌｕｅｓ（Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｏｆｍｅａｎｓｌｉｐｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｅａｌｆａｃｅａｎｄｓｅａｌｆｌｕｉｄｐｒｅｓｓｕｒｅ）ｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｈｅａ

5、ｔｔｒａｎｓ⁃ｆｅｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｓｅａｌｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｒｅｅｒｅａｓｏｎａｂｌｙｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｅｘｅｒｔｅｄｏｎｓｅａｌｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｏｆｓｅａｌｒｉｎｇｓｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｖａｒｉａｔｉｏｎｗｉｔｈｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄｗｅｒｅｍｏｄｅｌｅｄａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉ

6、ｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｒｉｎｇｔｅｍ⁃ｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｓｐｅｅｄａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔｉｎｔｈｅｍａｉｎｓｅａｌｉｎｇｆａｃｅｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｎｏｎｓｅａｌｉｎｇｆａｃｅ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅｔｅｓｔｓｏｆｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｒｉｎｇｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎａｓｅｌｆ

7、⁃ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｒｉｇ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎｔｈｅｓａｍｅｔｒｅｎｄ，ａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｋｅｅｐｔｈｅｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｓｔｈａｔｉｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｏｅｖａｌｕ⁃ａｔｅｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｌｏａｄｏｆｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｒｉｎｇｓｗｉｔｈｈｉｇｈＰＶｖａｌｕｅｓｂｙｕｓ

8、ｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅａｌｒｉｎｇ；ｔｈｅｒｍａｌｌｏａｄ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ；ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ重载车辆中传动装置的密封性能直接影响到其动的范围内。力性和使用寿命，是评价总体传动性能的一个重要指