图4.8密封片和气缸之间油膜厚度变化图4.11引导燃烧室和跟随燃烧室内压力混合润滑情况下，径向密封片和气缸之间存在着油膜力和微凸体接触压力，两载荷随偏心轴转角的变化如图4.12所示。图4.13油膜和微凸体引起的摩擦力由图4.13可知，在一个循环内，微凸体摩擦力与微凸体接触力的变化趋势几乎相同，分别在微凸体接触力最大和最小的位置取得最大值和最小值。......
2023-06-23
密封片和气缸之间的摩擦问题解决方案
【摘要】：密封片的两侧分别是引导燃烧室和跟随燃烧室，两燃烧室之间压力交替升高。由于小型转子发动机密封片的滑动速度比较快，所以空化极易出现。根据这两个油膜厚度和上述初始参数即可计算出油膜和微凸体的相关载荷。将油膜力、微凸体接触力、油膜摩擦力和微凸体摩擦力代入平衡方程以判断平衡是否收敛。混合摩擦时，径向密封片与气缸之间摩擦损失的计算流程如图4.6所示。根据油膜厚度计算摩擦力和摩擦损失功率。
混合润滑情况下，油膜和微凸体均会产生摩擦力，油膜摩擦力为
式中，φf、φfs和φfp分别为平均剪切因子的相关参数，可通过以下数值关系式求得[8]：
式中，z=h/3；N=z｛z[132+z（M+345）]｝-55和M=z｛z[z（60+147z）-405]-160｝。
除了油膜引起的摩擦力外，微凸体也会产生较大的摩擦力：
式中，τ0为微凸体剪切强度；a0为边界摩擦系数；Ac为实际接触面积。实际接触面积公式如下：
式中，η为微凸体分布密度；β为微凸体顶部曲率半径。
油膜和微凸体产生的总摩擦力如下式：
式中，B为密封片厚度。密封片的两侧分别是引导燃烧室和跟随燃烧室，两燃烧室之间压力交替升高。此处认为，与引导燃烧室连接的油膜边界处压力和引导燃烧室压力相同，在润滑区域入口处压力和润滑位置如下式所示：
密封片跟随弧侧压力与引导燃烧室压力相同，其压力和浸润位置为
由于存在动压效应，在密封片跟随弧侧，油膜容易空化。由于小型转子发动机密封片的滑动速度比较快，所以空化极易出现。当空化发生时，此时油膜浸润区域出口侧的边界条件为[9]
混合摩擦时，径向密封片与气缸之间摩擦损失的计算流程如图4.6所示。
输入初始参数，然后设置初始油膜厚度hminb（0）和hmin（0）。其中hminb（0）为上一个循环中最后一个偏心轴转角下的油膜厚度，hmin（0）为当前偏心轴转角下的油膜厚度。根据这两个油膜厚度和上述初始参数即可计算出油膜和微凸体的相关载荷。将油膜力、微凸体接触力、油膜摩擦力和微凸体摩擦力代入平衡方程以判断平衡是否收敛。如果收敛未达到，用二分法调整油膜厚度重新计算油膜力和微凸体接触力直至达到平衡，然后记录下此偏心轴转角下的油膜厚度。接下来调整偏心轴转角，计算下一增量角下的平衡。
图4.6 摩擦损失计算流程图
逐渐增大偏心轴转角，当偏心轴转角增大到1 080°时（转子发动机的一个循环周期），需要判断初始假设的hminb（0）是否合适，当hminb（0）与hmin（1080）之差大于ε2时，hminb（0）不合适。调整hminb（0）为hmin（1080），重新计算整个循环的油膜厚度。当hminb（0）与hmin（1080）之差小于ε2时，整个循环的油膜厚度计算完毕。根据油膜厚度计算摩擦力和摩擦损失功率。
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