CN117521284B - 高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,通过摩擦磨损试验机与形貌测量仪器对浮环密封摩擦磨损表面进行形貌测量,基于分形接触理论计算浮环密封摩擦磨损表面形貌参数;基于浮环密封摩擦磨损表面形貌参数,利用相似准则建立包含待定寿命系数的常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型;确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数;基于待定寿命系数建立高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型;对待定寿命系数进行高温修正。本发明用于实现对高温浮环密封摩擦磨损加速寿命的快速准确预估的目的,并且可在大大缩短试验验证时间的同时保证对浮环寿命预估的结果准确。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机密封技术领域,具体涉及高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法。
背景技术
浮环密封是一种新型的轴端密封形式,其具有较小的密封间隙,较好的自对心功能,在航空发动机密封领域受到广泛关注。浮环密封的工作原理是在正常工作时,浮环密封通过刚性流体膜隔开密封环和跑道表面,以此来阻止气体的泄漏,密封端面在弹簧和气体压差的共同作用下贴合在壳体内侧,防止气体径向泄漏。
浮环密封正常工作时其端面与壳体存在摩擦磨损,而与其对偶件(转子)不接触,因此,浮环密封的寿命与摩擦磨损密切相关;该摩擦磨损会导致泄漏量超标,严重时甚至会使浮环密封失效。浮环密封的摩擦磨损是一个很复杂的过程,其影响因素几乎包括所有的工况参数、表面形貌参数和材料参数,因而建立和求解描述浮环密封摩擦磨损规律的微分方程十分困难;然而要在模拟试验器上通过试验方法获得浮环摩擦磨损过程中接触端面分形维数的变化规律,十分耗时,也缺乏实际应用意义。
现有技术中,公开号CN 116007946 A的中国专利申请公开了“一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法及系统”,其中基于相似理论构建了微动磨损加速寿命试验数学模型,来考核浮环密封的密封性能是否满足要求。但是,现有技术中还没有适用于高温状态下浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的待定系数的修正方法。
发明内容
本发明提供高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,以解决现有技术的上述缺陷,实现对高温浮环密封摩擦磨损加速寿命的快速准确预估的目的,可在大大缩短试验验证时间的同时保证对浮环寿命预估的结果准确。
本发明通过下述技术方案实现:
高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,包括:
S1、通过摩擦磨损试验机与形貌测量仪器对浮环密封摩擦磨损表面进行形貌测量,基于分形接触理论计算浮环密封摩擦磨损表面形貌参数;
S2、基于浮环密封摩擦磨损表面形貌参数,利用相似准则建立包含待定寿命系数的常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型;
S3、确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数;
S4、基于所述待定寿命系数建立高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型;
S5、对待定寿命系数进行高温修正。
针对现有技术无法对浮环密封摩擦磨损加速寿命试验模型中的待定参数进行高温修正的问题,本发明提出一种高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,本方法首先通过摩擦磨损试验机与形貌测量仪器对浮环密封摩擦磨损表面进行形貌测量,基于分形接触理论计算浮环密封摩擦磨损表面形貌参数,然后利用相似准则建立包含待定寿命系数的常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型。之后,本方法需要先确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的各待定寿命系数,并基于常温下的待定寿命系数重构高温下摩擦磨损寿命模型,再对其做高温修正,使待定寿命系数能够更加符合高温工况下的浮环运行环境,最终得到准确的高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型。
可以看出,本申请首先是确定待定寿命系数在常温下的有效取值,再对其进行高温修正,相较于现有技术而言可改善高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的整体精度,通过理论计算将原本服役H小时的寿命验证,缩短为N小时的验证即可获得一致的表面形貌参数与磨损量,其中H远大于N,因此本申请可以大大缩短实验验证时间,同时保证结果准确。
进一步的,建立的高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型为:
式中:t1为浮环真实试验时间,t2为加速寿命模型下的模拟时间,v1为t1时间内浮环的线速度,v2为t2时间内浮环的线速度,pg1为t1时间内浮环的试验载荷,pg2为t2时间内浮环的试验载荷,δt1为t1时间内浮环的磨损量,δt2为t2时间内浮环的磨损量,Z1、Z2、Z3均为待定寿命系数。
可以看出,本方案的常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型,相较于现有技术中的加速寿命模型而言,显著简化了模型复杂程度,提高了计算效率。
进一步的,所述浮环密封摩擦磨损表面形貌参数包括分形维数和尺度系数。当然,本领域技术人员能够想到的、除分形维数和尺度系数之外的其余表面形貌参数也可作为本申请的表面形貌参数参与计算。
进一步的,确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数的方法包括:
S301、测量试件的初始质量和初始表面形貌;
S302、将试件与对磨件对应安装在摩擦磨损试验机上,设定载荷、振幅、频率;
S303、在室温下进行摩擦磨损试验,直至试件的分形维数进入稳定下降阶段,停机,卸下试件、超声波洗涤、烘干后进行称量,并测量其表面形貌、得到此时的分形维数;
S304、更换新的试件,改变载荷,重复步骤S301~S303,得到至少三个试件的试验结果;
S305、通过试验结果回归拟合,建立每个试件的分形维数与时间的关系方程、尺度系数与时间的关系方程、磨损系数与时间的关系方程;
S306、在磨合磨损、稳定磨损、急剧磨损三个阶段各选取一个时刻,从每个试件的分形维数与时间的关系方程、尺度系数与时间的关系方程中分别提取分形维数、尺度系数;基于提取的分形维数、尺度系数和磨损系数,计算每个试件对应的待定寿命系数;
S307、对每个试件的Z1、Z2、Z3取均值,得到常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数Z1、Z2、Z3。
本方案给出了确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数的具体步骤,其中的所有试验过程均在室温环境下完成,因此可显著提高所获得的常温下的待定寿命系数的准确性,为后续进行高温修正做好充分准备。其中,分形维数与时间的关系方程、尺度系数与时间的关系方程均为分段函数,磨合磨损、稳定磨损、急剧磨损即为分段函数中对应的三个阶段,该函数曲线呈现为倒浴盆状;在磨合磨损阶段,随着时间的增大、分形维数明显增大;在稳定磨损阶段,随着时间的增大、分形维数趋于稳定;在急剧磨损阶段,随着时间的增大、分形维数稳定下降。本方案在这三个阶段各自选取一个时刻提取分形维数和尺度系数来计算常温下的待定寿命系数,并进行至少三次试验,可提高计算结果的准确性。
进一步的,对待定寿命系数进行高温修正的方法包括:
S401、通过高温摩擦磨损试验修正待定寿命系数Z3;
S402、基于修正后的待定寿命系数Z3,修正待定寿命系数Z1、Z2。
对于三个待定寿命系数而言,若同步修正存在难度较大的问题,所以本方案首先对Z3进行高温修正,再在高温修正后的Z3的基础上,对Z1、Z2进行高温修正,可降低对待定寿命系数的修正与验证难度。
进一步的,通过高温摩擦磨损试验修正待定寿命系数Z3的方法包括:
S4011、以高温试验温度、试验载荷p1、试验频率f1、试验振幅A1,对试件进行摩擦磨损试验,试验时间为t11;
S4012、以高温试验温度、试验载荷p2、试验频率f1、试验振幅A1,对新的试件进行摩擦磨损试验;待试验t21时间后,测得该试件的磨损量δt21;
S4013、重复步骤S4012至少三次,比较每次得到的磨损量δt21:
若每次得到的磨损量δt21的误差率在允许范围内,则以常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的Z3作为修正后的待定寿命系数Z3;
若任意两次得到的磨损量δt21的误差率超出允许范围,则回到步骤S3,重新确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数。
其中,p2=xp1,且t21通过如下公式计算:
其中x为大于1的正整数。
本方案通过假设步骤S4011和步骤S4012中的试验磨损量相等的方式,来确定t21的试验时长,并通过至少三次试验对该假设进行验证,以此实现对待定寿命系数Z3的高温修正,填补了现有技术的空白。
进一步的,修正待定寿命系数Z1、Z2的方法包括:
S4021、以高温试验温度、试验载荷p3、试验频率f2、试验振幅A2,对试件进行摩擦磨损试验,试验时间为t12;
S4022、以高温试验温度、试验载荷p3、试验频率f3、试验振幅A2,对新的试件进行摩擦磨损试验;待试验t23时间后,测得该试件的磨损量δt23;
S4023、重复步骤S4022至少三次,比较每次得到的磨损量δt23:
若每次得到的磨损量δt23的误差率在允许范围内,则以常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的Z1、Z2作为修正后的待定寿命系数Z1、Z2;
若任意两次得到的磨损量δt23的误差率超出允许范围,则回到步骤S3,重新确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数。
其中,t23通过如下公式计算:
式中:Z12为中间系数,且Z12=Z1-2Z2;v12为t12时间内试件的线速度,v23为t23时间内试件的线速度。
本方案通过假设步骤S4021和步骤S4022中的试验磨损量相等的方式,来确定t23的试验时长,并通过至少三次试验对该假设进行验证,以此实现对待定寿命系数Z1、Z2的高温修正,填补了现有技术的空白。
作为本方案的另一创新点,以中间系数Z12来替代分别对Z1、Z2的修正,可更加降低修正难度。
其中的高温试验温度,是指明显高于室温的温度,其详细的温度数值根据具体试验需求进行适应性设置即可。
需要说明的是,本申请中磨损量δt21的误差率、磨损量δt23的误差率各自对应的允许范围,可根据具体试验工况由试验人员进行适应性的设定,在此不做限定。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,首先是确定待定寿命系数在常温下的有效取值,再对其进行高温修正,相较于现有技术而言可改善高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的整体精度,可以大大缩短实验验证时间,同时保证结果准确,真正在工程意义上实现了对浮环密封在航空发动机高温工况下寿命的有效预估。
2、本发明高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,基于相似理论基础,综合试验测试方案,提出了一种适用于高温状态下浮环密封加速寿命预估模型待定系数的修正方法,解决现有技术中对浮环密封摩擦磨损过程描述不清晰、构建浮环密封摩擦磨损规律的微分方程较困难等问题,实现高温浮环密封摩擦磨损加速寿命的快速预估。
3、本发明高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,构建了高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型,相较于现有技术中的加速寿命模型而言更加适用于高温工况下的寿命预估,并且显著简化了模型复杂程度,提高了计算效率与精度。
4、本发明高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,给出了确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数的具体步骤,其中的所有试验过程均在室温环境下完成,因此可显著提高所获得的常温下的待定寿命系数的准确性,为后续进行高温修正做好充分准备。
5、本发明高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,首先对Z3进行高温修正,再在高温修正后的Z3的基础上,对Z1、Z2进行高温修正,可降低对待定寿命系数的修正与验证难度。
6、本发明高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,以中间系数Z12来替代分别对Z1、Z2的修正,可更加降低修正难度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明具体实施例的流程示意图;
图2为本发明具体实施例中对待定寿命系数进行高温修正的流程示意图;
图3为本发明具体实施例中所使用的摩擦磨损试验机的示意图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-下试验件,2-上试验件,3-下夹具,4-试验台架,5-砝码,6-上夹具,7-冲程驱动,8-加热器,9-温度传感器,10-摩擦传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1:
如图1所示的高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,包括:
S1、通过摩擦磨损试验机与形貌测量仪器对浮环密封摩擦磨损表面进行形貌测量,基于分形接触理论计算浮环密封摩擦磨损表面形貌参数,包括但不限于分形维数和尺度系数;
S2、基于浮环密封摩擦磨损表面形貌参数,利用相似准则建立包含待定寿命系数的常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型;
S3、确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数Z1、Z2、Z3;
S4、基于所述待定寿命系数建立高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型:
式中:t1为浮环真实试验时间,t2为加速寿命模型下的模拟时间,v1为t1时间内浮环的线速度,v2为t2时间内浮环的线速度,pg1为t1时间内浮环的试验载荷,pg2为t2时间内浮环的试验载荷,δt1为t1时间内浮环的磨损量,δt2为t2时间内浮环的磨损量,Z1、Z2、Z3均为待定寿命系数。
S5、对待定寿命系数进行高温修正。最终即可依据真实工况条件pg1、v1下的t1值,求出模拟工况pg2、v2下的等效寿命t2值。
如图3所示,本实施例中所使用的摩擦磨损试验机主要包括:试验加载系统、摩擦力矩系统、摩擦副专用夹具和计算机测控系统等。浮环密封摩擦磨损试验的摩擦形式为下试验件1保持静止,上试验件2作往复运动,其中上试验件2装入主轴锥孔内后旋紧拉杆,下试验件由下夹具3固定在试验台架4上。砝码5和上夹具6配合完成试验载荷的加载,并作用于试验件的摩擦副,摩擦系数等参数可通过传感器在计算机端测控系统得到。此外,形貌测量仪器使用现有技术即可。
本实施例中,通过如下方法确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的Z1、Z2、Z3:
S301、测量试件的初始质量和初始表面形貌;
S302、将试件与对磨件对应安装在摩擦磨损试验机上,设定载荷、振幅、频率;
S303、在室温下进行摩擦磨损试验,直至试件的分形维数进入稳定下降阶段,停机,卸下试件、超声波洗涤、烘干后进行称量,并测量其表面形貌、得到此时的分形维数;
S304、更换新的试件,改变载荷,重复步骤S301~S303,得到至少三个试件的试验结果;
S305、通过试验结果回归拟合,建立每个试件的分形维数与时间的关系方程、尺度系数与时间的关系方程、磨损系数与时间的关系方程;
S306、在磨合磨损、稳定磨损、急剧磨损三个阶段各选取一个时刻,从每个试件的分形维数与时间的关系方程、尺度系数与时间的关系方程中分别提取分形维数、尺度系数;基于提取的分形维数、尺度系数和磨损系数,计算每个试件对应的待定寿命系数;
S307、对每个试件的Z1、Z2、Z3取均值,得到常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数Z1、Z2、Z3。
在更为优选的实施方式中,计算每个试件对应的Z1、Z2、Z3的方法如下:
首先,基于提取的三个不同时刻的分形维数、尺度系数求得三个无量纲真实接触面积;
然后将所得到的三个无量纲真实接触面积分别代入端面密封真实接触面积之间的关系式,建立方程组,即可联立求解得到常温模型中的Z1、Z2、Z3。
实施例2:
一种高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,在实施例1的基础上,如图2所示,对所述待定寿命系数进行高温修正的方法包括:
首先,通过高温摩擦磨损试验修正待定寿命系数Z3,具体步骤包括:
以高温试验温度、试验载荷p1、试验频率f1、试验振幅A1,对试件进行摩擦磨损试验,试验时间为t11;
以高温试验温度、试验载荷p2、试验频率f1、试验振幅A1,对新的试件进行摩擦磨损试验;待试验t21时间后,测得该试件的磨损量δt21;重复本步骤至少三次,比较每次得到的磨损量δt21:
若每次得到的磨损量δt21的误差率在允许范围内,则以常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的Z3作为修正后的待定寿命系数Z3;
若任意两次得到的磨损量δt21的误差率超出允许范围,则回到步骤S3,重新确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数。
本实施例中,p2=xp1,且t21通过如下公式计算:
x≥2,且x为整数。
其次,基于修正后的待定寿命系数Z3,修正待定寿命系数Z1、Z2;具体步骤包括:
以高温试验温度、试验载荷p3、试验频率f2、试验振幅A2,对试件进行摩擦磨损试验,试验时间为t12;
以高温试验温度、试验载荷p3、试验频率f3、试验振幅A2,对新的试件进行摩擦磨损试验;待试验t23时间后,测得该试件的磨损量δt23;重复本步骤至少三次,比较每次得到的磨损量δt23:
若每次得到的磨损量δt23的误差率在允许范围内,则以常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的Z1、Z2作为修正后的待定寿命系数Z1、Z2;
若任意两次得到的磨损量δt23的误差率超出允许范围,则回到步骤S3,重新确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数。
本实施例中,t23通过如下公式计算:
式中:Z12为中间系数,且Z12=Z1-2Z2;v12为t12时间内试件的线速度,v23为t23时间内试件的线速度。
本实施例中,可令f3=2f2,或,f3=3f2;
本实施例中的所有高温试验温度,均大于或等于300℃。
此外,对于磨损量δt21、磨损量δt23的误差率由试验人员进行适应性的设定,例如:在试验仪器精度较高、试验时间较短的情况下,可设定其误差率的允许范围在1‰甚至更小的范围内;在试验仪器精度相对较低、试验时间相对较长的情况下,可设定其误差率的允许范围在1%~5%或更高的范围内。
在更为优选的实施方式中,回到步骤S3重新确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数,具体是指回到实施例1中的步骤S306中,重新在磨合磨损、稳定磨损、急剧磨损三个阶段各选取一个时刻,然后重新提取对应时刻的分形维数、尺度系数,再重新计算常温模型下的Z1、Z2、Z3。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
需要说明的是,在本文中,诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体,意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (7)
1.高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,其特征在于,包括:
S1、通过摩擦磨损试验机与形貌测量仪器对浮环密封摩擦磨损表面进行形貌测量,基于分形接触理论计算浮环密封摩擦磨损表面形貌参数;
S2、基于浮环密封摩擦磨损表面形貌参数,利用相似准则建立包含待定寿命系数的常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型;
S3、确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数;
S4、基于所述待定寿命系数建立高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型;
S5、对待定寿命系数进行高温修正;
其中,建立的高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型为:
式中:t1为浮环真实试验时间,t2为加速寿命模型下的模拟时间,v1为t1时间内浮环的线速度,v2为t2时间内浮环的线速度,pg1为t1时间内浮环的试验载荷,pg2为t2时间内浮环的试验载荷,δt1为t1时间内浮环的磨损量,δt2为t2时间内浮环的磨损量,Z1、Z2、Z3均为待定寿命系数;
所述浮环密封摩擦磨损表面形貌参数包括分形维数和尺度系数;
确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数的方法包括:
S301、测量试件的初始质量和初始表面形貌;
S302、将试件与对磨件对应安装在摩擦磨损试验机上,设定载荷、振幅、频率;
S303、在室温下进行摩擦磨损试验,直至试件的分形维数进入稳定下降阶段,停机,卸下试件、超声波洗涤、烘干后进行称量,并测量其表面形貌、得到此时的分形维数;
S304、更换新的试件,改变载荷,重复步骤S301~S303,得到至少三个试件的试验结果;
S305、通过试验结果回归拟合,建立每个试件的分形维数与时间的关系方程、尺度系数与时间的关系方程、磨损系数与时间的关系方程;
S306、在磨合磨损、稳定磨损、急剧磨损三个阶段各选取一个时刻,从每个试件的分形维数与时间的关系方程、尺度系数与时间的关系方程中分别提取分形维数、尺度系数;基于提取的分形维数、尺度系数和磨损系数,计算每个试件对应的待定寿命系数;
S307、对每个试件的Z1、Z2、Z3取均值,得到常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数Z1、Z2、Z3。
2.根据权利要求1所述的高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,其特征在于,对待定寿命系数进行高温修正的方法包括:
S401、通过高温摩擦磨损试验修正待定寿命系数Z3;
S402、基于修正后的待定寿命系数Z3,修正待定寿命系数Z1、Z2。
3.根据权利要求2所述的高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,其特征在于,通过高温摩擦磨损试验修正待定寿命系数Z3的方法包括:
S4011、以高温试验温度、试验载荷p1、试验频率f1、试验振幅A1,对试件进行摩擦磨损试验,试验时间为t11;
S4012、以高温试验温度、试验载荷p2、试验频率f1、试验振幅A1,对新的试件进行摩擦磨损试验;待试验t21时间后,测得该试件的磨损量δt21;
S4013、重复步骤S4012至少三次,比较每次得到的磨损量δt21:
若每次得到的磨损量δt21的误差率在允许范围内,则以常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的Z3作为修正后的待定寿命系数Z3;
若任意两次得到的磨损量δt21的误差率超出允许范围,则回到步骤S3,重新确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数。
4.根据权利要求3所述的高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,其特征在于,步骤S4012中的试验时间t21通过如下公式计算:
其中x取大于1的正整数。
5.根据权利要求3所述的高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,其特征在于,p1与p2满足:p2=xp1,其中x取正整数。
6.根据权利要求2所述的高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,其特征在于,修正待定寿命系数Z1、Z2的方法包括:
S4021、以高温试验温度、试验载荷p3、试验频率f2、试验振幅A2,对试件进行摩擦磨损试验,试验时间为t12;
S4022、以高温试验温度、试验载荷p3、试验频率f3、试验振幅A2,对新的试件进行摩擦磨损试验;待试验t23时间后,测得该试件的磨损量δt23;
S4023、重复步骤S4022至少三次,比较每次得到的磨损量δt23:
若每次得到的磨损量δt23的误差率在允许范围内,则以常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的Z1、Z2作为修正后的待定寿命系数Z1、Z2;
若任意两次得到的磨损量δt23的误差率超出允许范围,则回到步骤S3,重新确定常温浮环密封摩擦磨损加速试验模型中的待定寿命系数。
7.根据权利要求6所述的高温浮环密封摩擦磨损加速寿命预估模型的构建方法,其特征在于,步骤S4022中的试验时间t23通过如下公式计算:
式中:Z12为中间系数,且Z12=Z1-2Z2;v12为t12时间内试件的线速度,v23为t23时间内试件的线速度。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105203879A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-12-30 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于人工加速老化试验的盆式绝缘子寿命评估方法 |
KR20160134372A (ko) * | 2015-05-15 | 2016-11-23 | 서강대학교산학협력단 | 베어링 흔들림 기준 수명 예측 방법 |
CN110489880A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-22 | 北京航空航天大学 | 基于有限元磨损退化分析的橡塑轴封寿命预测方法及系统 |
CN112067293A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-11 | 中国航空综合技术研究所 | 自润滑关节轴承磨损寿命预测模型修正方法 |
CN114936436A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-08-23 | 西南石油大学 | 高温、动载工况下牙轮钻头螺旋密封磨损模型的建立方法 |
-
2023
- 2023-11-07 CN CN202311486125.5A patent/CN117521284B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160134372A (ko) * | 2015-05-15 | 2016-11-23 | 서강대학교산학협력단 | 베어링 흔들림 기준 수명 예측 방법 |
CN105203879A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-12-30 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于人工加速老化试验的盆式绝缘子寿命评估方法 |
CN110489880A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-22 | 北京航空航天大学 | 基于有限元磨损退化分析的橡塑轴封寿命预测方法及系统 |
CN112067293A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-11 | 中国航空综合技术研究所 | 自润滑关节轴承磨损寿命预测模型修正方法 |
CN114936436A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-08-23 | 西南石油大学 | 高温、动载工况下牙轮钻头螺旋密封磨损模型的建立方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Research on the miling tool wear and life prediction by establishing an integrated predictive model;Yinfei Yang等;《Measurement》;20190510;全文 * |
表面形貌对浮动式箔片气膜密封 性能的影响分析;徐洁等;《摩擦学学报》;20230119;第43卷(第11期);全文 * |
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