纖維增強(qiáng)自潤滑保持架材料研究.pdf

1、新型運載火箭以“無毒,無污染,高性能,低成本,大推力”為設(shè)計原則。LOX/LH2火箭發(fā)動機(jī)表現(xiàn)出突出優(yōu)勢,可以滿足未來運載火箭的發(fā)展需求。LOX/LH2火箭發(fā)動機(jī)渦輪泵軸承工作在超低溫流體環(huán)境中,依靠自潤滑保持架提供的固體潤滑膜進(jìn)行潤滑。目前,渦輪泵軸承使用的PTFE復(fù)合材料保持架,存在強(qiáng)度余量不足導(dǎo)致斷裂失效的問題。所以研制新型的自潤滑保持架,提高軸承的壽命和可靠性,具有重要的實際應(yīng)用價值。
　　本文分析確定,保持架主要受力是高

2、轉(zhuǎn)速下的離心應(yīng)力,其主要失效形式是保持架邊梁的受拉斷裂。除優(yōu)化保持架結(jié)構(gòu)參數(shù)可以提高保持架可靠性外,本文主要研究新型PTFE復(fù)合材料保持架,提高保持架材料強(qiáng)度,從而進(jìn)一步提高保持架的可靠性。新型PTFE復(fù)合材料保持架采用長纖維作為增強(qiáng)纖維,本文分別采用碳纖維,玻璃纖維和芳綸纖維作為增強(qiáng)纖維浸漬PTFE分散液進(jìn)行層壓成型實驗,并研制了混織布浸漬PTFE分散液層壓成型復(fù)合材料,主要包括PTFE纖維/Kevlar纖維混織布的設(shè)計定制和成型工藝

3、研究。以上PTFE復(fù)合材料中預(yù)涂覆PTFE芳綸網(wǎng)格布層壓復(fù)合材料和PTFE纖維/Kevlar纖維混織布層壓復(fù)合材料具有優(yōu)良的成型質(zhì)量。
　　預(yù)涂覆PTFE芳綸纖維網(wǎng)格布層壓復(fù)合材料層間結(jié)合良好,具有較高的強(qiáng)度。PTFE纖維/Kevlar纖維混織布層壓復(fù)合材料,增強(qiáng)纖維與PTFE基體形成空間交錯的三維結(jié)構(gòu),沒有層間界限,成型質(zhì)量更為優(yōu)異。針對芳綸纖維增強(qiáng)PTFE復(fù)合材料難加工的特點,對比了不同加工方法,優(yōu)化了加工工藝參數(shù),獲得了良好

4、的保持架端面和兜孔加工質(zhì)量。對于保持架外圓表面和內(nèi)圓表面依然存在的芳綸纖維毛刺現(xiàn)象,確定了熱濃硫酸溶解,清洗后機(jī)械拋光的表面處理方法。
　　進(jìn)一步完成了纖維增強(qiáng)PTFE復(fù)合材料力學(xué)性能試驗等測試,長纖維增強(qiáng)PTFE復(fù)合材料較共混改性PTFE復(fù)合材料強(qiáng)度有顯著提高。其中預(yù)涂覆PTFE芳綸纖維網(wǎng)格布層壓復(fù)合材料和PTFE纖維/Kevlar纖維混織布層壓復(fù)合材料均具有良好的力學(xué)性能,而PTFE纖維/Kevlar纖維混織布層壓復(fù)合材料力學(xué)