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1、2016年2月第42卷第2期北京航空航天大學學報JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsFebruary2016V01．42No．2http：／／bhxb．buaa．edu．enjbuaa@buaa．edu．CRDOI：10．13700／j．bh．1001·5965．2015．0387基于混合潤滑理論的航空作動器密封性能分析歐陽小平1’+，薛志全1，彭超1，(1．浙江大學流體動力與機電系統(tǒng)國家重點實驗室，杭州310027；郭生榮2，周清和2，楊華勇12．中航工業(yè)金城南京機電液壓工程研究中心，南京2
2、11106)摘要：針對航空作動器不同壓力、溫度以及作動速度的工作環(huán)境，以Trelleborg公司TurconVL密封為代表，利用混合潤滑理論對其性能進行分析，揭示機載工況對航空作動器密封性能的影響規(guī)律。建立了基于混合潤滑理論的宏觀與微觀多場耦合模型，包括：考慮空化及流動因子的Reynolds方程油膜模型、Greenwood—Williamson(G—W)的微觀接觸模型以及Fou．rier的傳熱模型。通過有限體積法求解，分析不同壓力下宏觀接觸壓力、微觀接觸壓力以及油膜壓力分布特點。研究結果表明：隨流體壓力增大，泄漏量與摩擦力都近似線性增大；在25℃時無泄漏，而溫度升
3、高至135℃時產生少許泄漏；隨作動速度增大，摩擦力減小但泄漏量增大。關鍵詞：航空作動器；VL密封；混合潤滑模型；多場耦合；有限體積法中圖分類號：THl37．51文獻標識碼：A文章編號：1001—5965(2016)02-025l-07航空液壓系統(tǒng)向高壓化發(fā)展?，作動器作為液壓執(zhí)行元件，一旦發(fā)生泄漏，不僅污染環(huán)境，降低系統(tǒng)效率，更有可能引起航空災難。作動器工作環(huán)境復雜，壓力、溫度以及作動速度都對密封性能有較大影響。目前，國內對于航空往復密封的研究大多依靠經(jīng)驗仿制，缺乏完善的理論指導，導致密封性能不佳，泄漏頻發(fā)。由于航空作動器密封環(huán)境存在流、固與熱相互耦合，現(xiàn)有密封設
4、計理論難以描述其真實情況，受實驗手段的限制，也無法真實測量密封機理存在的問題。密封研究可追溯到1930年舊J。隨著計算科學的迅猛發(fā)展，利用仿真技術描述工程物理模型成為重要的科研手段¨1，很多學者利用有限體積法計算往復密封泄漏與摩擦規(guī)律。Salant等H’81提出帶空化因子的Reynolds方程，利用有限體積法計算O形圈、u形圈、斯特封以及多級密封等密封形式性能，并進行對比；Schmidt等【91建立O形圈密封面混合潤滑理論模型，并利用ABAQUS軟件對該模型進行仿真，證明了這種模型描述密封的準確性；Ongtin等¨0J提出用有限元法求解往復密封中存在的軸對稱流固耦
5、合、橡膠與不銹鋼混合潤滑問題。以往學者都是針對低壓常溫范圍內的作動器往復密封提出建模方法，缺少復雜環(huán)境的作動器密封性能研究。本文以Trelleborg公司的航空作動器TurconVL密封結構為研究對象，建立基于混合潤滑理論的密封面關系，揭示航空高壓、高溫及低速對密封性能的影響。1建模如圖1所示，航空作動器密封包括活塞密封(pistonseal)和桿密封(rodseal)。桿密封的目的是阻止油液泄漏到環(huán)境，與阻止內泄漏的活塞密封相比要求更高。其工作過程包括外沖程(outstroke)和內沖程(instroke)兩部分：外沖程收稿日期：2015-06．12；錄用日期：
6、2015-09．18；網(wǎng)絡出版時間：2015．10．2716：01網(wǎng)絡出版地址：WWW．enki．net／kems／detail／11．2625．V．201510271601．001．html基金項目：國家自然科學基金(51275450．51221004)；國家“973”計劃(2014CB046403)}通訊作者：Tel．：0571-87951274E-mail：ouyangxp@zja．edu．cn引用格式：歐陽小平，薛志全，彭超，等．基于混合潤滑理論的航空作動囂密封性能分析ⅣJ．北京航空航天大學學報，2016，42(2)：251—257．OUYANGxP，XU
7、EZQ，PENGc，eta1．Analysisonaircraftcylindersealpropertybasedonmixedlubricationtheory【
8、]．JournalofBeringUniversityofAeronauticsandAstronautics．2016．42(2)：251—257(inChinese)，252北京航空航天大學學報2016年時，作動桿受到負載壓力作用，容腔(1)內高壓，容腔(2)內低壓；內沖程時，作動桿受到負載拉力，容腔(1)低壓，容腔(2)高壓。因此，對于右側襯套中桿密封，外沖程承受低壓，而內沖程承受高壓。當作動
9、桿外沖程時
