Рабочие параметры и испытания щеточного уплотнения

Оценка производительности щеточных уплотнений включает в себя такие параметры, как скорость утечки, характеристики гистерезиса, сила контакта между щетиной щетки и ротором, а также трение и износ. Численное моделирование служит важнейшим методом исследования характеристик щеточного уплотнения. Численная модель гистерезисных характеристик щеточных уплотнений,-разработанная с использованием программного обеспечения конечных элементов ABAQUS-, учитывает контактные взаимодействия между щетинками, а также между щетинками и опорной пластиной и ротором; кроме того, для улучшения сходимости вводится демпфирование. Исследование показывает, что увеличение перепада давления и диаметра щетины усиливает гистерезис, тогда как увеличение угла наклона щетины ослабляет его; свободная длина щетинок оказывает лишь ограниченное влияние на гистерезис. Диаметр щетины является решающим фактором, определяющим силу контакта между щетиной и ротором, а угол наклона щетины также оказывает определенное влияние на максимальную силу контакта. Модель взаимодействия жидкости-со структурой может использоваться для анализа влияния таких параметров,-таких как перепад давления и геометрические свойства щетины-, на поле потока уплотнения и деформацию щетины.

Экспериментальные испытания являются незаменимым средством проверки численных моделей и получения достоверных данных о производительности. Для исследования динамических характеристик щетинок щеток можно сконструировать экспериментальную установку, включающую систему воздухозаборника, систему уплотнений и систему измерения; эта установка оснащена высокоскоростной-системой видеоизмерений для наблюдения за деформацией, смещением, расслоением и вибрацией щетинок под воздействием потока воздуха под высоким-давлением. Явления вибрации щетинок преимущественно возникают в регионах, где плотность щетинок относительно невелика, и интенсивность таких вибраций увеличивается пропорционально степени давления. Что касается характеристик трения и износа щеточных уплотнений, можно использовать специальные экспериментальные испытательные стенды для измерения силы трения щетины, момента трения и радиальной силы, -что позволяет рассчитать коэффициент трения-, а степень износа щетины можно определить количественно с помощью гравиметрического метода.