干气密封作为一种非接触轴密封,具有泄漏量小、功耗低及寿命长等优点,广泛应用于泵和涡轮机械等大型旋转机械设备中。随着航空发动机性能的不断提高,对动密封泄漏量的要求也越来越严格,近几年干气密封在国外逐渐开始应用于高性能航空发动机中。但航空发动机苛刻的工况极易发生干气密封摩擦副碰摩现象,甚至导致密封装置失效,所以干气密封端面的摩擦性能是影响其寿命及可靠性的关键要素。如何准确获取摩擦副的磨损状态及优化航空发动机工况条件下干气密封摩擦副的摩擦性能,是目前国内外学者研究的重点。本文采用高精度加速度传感器及高速采集卡与Lab VIEW信号系统组成振动信号采集系统,测取干气密封运行过程中的振动加速度。基于MATLAB谐波小波包变换原理对振动加速度信号进行层层剥离,从众多混杂的信号中提取动静环间的摩擦振动信号并进行计算、分析及验证。摸索出一套干气密封动静环摩擦振动信号的提取及分析的方法。该方法能够从杂乱无章的振动加速度信号中有效地提取干气密封摩擦振动信号,而不影响密封设备正常运行且能实时监测,为实现干气密封装置无损监测和故障诊断提供了一套分析方法。以某航空发动机干气密封为研究对象,利用MMW-1型立式万能试验机搭建摩擦振动试验台位;设计加工出不同规格、构型的干气密封试验件。利用基于MATLAB谐波小波包变换的方法开展某航空发动机干气密封摩擦振动测试与分析研究:(1)基于MATLAB谐波小波包变换的方法提取动静环之间的摩擦振动信号主要集中在(7000~8000)Hz频段内;(2)在该频段内研究两种典型螺旋槽的摩擦振动变化规律,试验结果表明动静环界面摩擦振动信号X轴与Y轴的矢量和G(矢量和G的方向与摩擦力的方向一致)18°环大于16°环;通过3D形貌图摩擦磨痕对比发现,18°环比16°环磨损严重;结合摩擦机理分析,证明了摩擦过程中螺旋槽环的主要摩擦磨损方向,从而判断在干气密封启停阶段16°环具有更好的服役性能。(3)在镀DLC薄膜表面密封环开设凹坑型微织构,并进行织构环与光面环摩擦振动对比试验,通过对不同凹坑型微织构环及光面环的振动加速度信号进行剥离、提取及对比分析,得到不同织构密封环与光面环的摩擦振动变化规律。试验结果表明在密封环表面开设织构具有较好的减摩抗振性能,且Φ200μm-5%织构表面减摩抗振效果最佳。干气密封动静环之间的摩擦磨损问题是干气密封在航空发动机中应用的“拦路虎”,本文通过研究摸索出一套干气密封振动信号提取及识别的方法,进行试验对比分析出最佳配对的摩擦副,为干气密封在航空发动机中的应用提供了良好的技术支撑。