發(fā)布時(shí)間：2017-03-24 05:09

  本文關(guān)鍵詞：Y型氣動(dòng)密封圈的可靠性建模與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Y型密封圈(以下簡(jiǎn)稱Y型圈)因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高而廣泛應(yīng)用。作為設(shè)備中關(guān)鍵技術(shù),密封的可靠性直接影響整個(gè)設(shè)備的安全性和工作穩(wěn)定性。一般對(duì)氣動(dòng)密封圈的要求包括對(duì)介質(zhì)的密封能力、具有盡量低的摩擦力、具有更長(zhǎng)的壽命。因此對(duì)密封圈的研究涵蓋某一時(shí)刻密封圈的密封性能和性能隨著時(shí)間的演化規(guī)律。本文通過(guò)有限元分析和臺(tái)架實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合,對(duì)Y型圈不同工況下的密封性能、密封圈可靠性以及密封性能隨著老化時(shí)間的演化規(guī)律進(jìn)行較全面的研究。首先,作為虛擬驗(yàn)證,本文提出了基于有限元的Y型圈尺寸波動(dòng)下的可靠度計(jì)算方法。作為基礎(chǔ)工作,先建立了Y型圈的穩(wěn)態(tài)有限元計(jì)算模型,初步計(jì)算出了密封圈不同方向、不同壓力下的變形、應(yīng)力分布、接觸壓力分布、摩擦力大小。然后在此基礎(chǔ)上,提出了利用Ansys PDS模塊,以最大接觸壓力和最大剪切應(yīng)力判據(jù)作為判斷準(zhǔn)則的可靠度計(jì)算方法。同時(shí),通過(guò)分析密封特點(diǎn),選出幾個(gè)重要優(yōu)化指標(biāo)并制定優(yōu)化目標(biāo),在PDS模塊通過(guò)編程提取密封圈最大剪切應(yīng)力、最大接觸壓力、摩擦力、最大壓力梯度、接觸長(zhǎng)度等作為優(yōu)化指標(biāo),分別算出每一個(gè)指標(biāo)對(duì)每一個(gè)尺寸變化的靈敏度大小,根據(jù)靈敏度分析結(jié)果,對(duì)密封圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)仿真驗(yàn)證,每一個(gè)指標(biāo)都得到12~23%的提高。進(jìn)一步,介紹一種自行設(shè)計(jì)的能分別測(cè)量密封圈兩個(gè)方向摩擦力的往復(fù)密封實(shí)驗(yàn)臺(tái)、它有以下幾方面作用:對(duì)有限元模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、為密封圈的密封性能可靠性進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、臺(tái)架實(shí)驗(yàn)本身作為一種研究手段,研究密封圈在不同工況下的密封性能。本文給出Y型圈在不同壓力、方向、速度、環(huán)境溫度下的摩擦力測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行了分析;通過(guò)不同壓力下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,證明有限元分析結(jié)果和此基礎(chǔ)上提出的可靠性和靈敏度分析方法的合理性和正確性。最后,壽命預(yù)測(cè)作為可靠性研究的重要部分,本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段、針對(duì)老化對(duì)密封圈的影響,以密封圈唇口開口寬度大小、材料硬度、摩擦力的變化作為研究對(duì)象,研究這三個(gè)指標(biāo)隨著老化時(shí)間的變化規(guī)律,并在前人提出的壽命預(yù)測(cè)模型基礎(chǔ)上,分別擬合出這三個(gè)參數(shù)在不同溫度和老化時(shí)間的壽命預(yù)測(cè)模型。研究表明尺寸的變化很好的符合前人提出的壽命預(yù)測(cè)模型,但硬度變化和摩擦力的變化和前人提出的模型并不完全相符,存在有待改進(jìn)的空間,不過(guò)仍然有一定的實(shí)際意義。
【關(guān)鍵詞】：Y型圈 可靠性 實(shí)驗(yàn)研究 老化 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH136
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題背景11-15
• 1.1.1 課題來(lái)源11-12
• 1.1.2 氣動(dòng)密封的特點(diǎn)12-14
• 1.1.3 密封可靠性體系14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 密封可靠性及優(yōu)化方法研究15-16
• 1.2.2 氣動(dòng)密封性能研究16-18
• 1.2.3 密封壽命預(yù)測(cè)研究18-20
• 1.2.4 研究現(xiàn)狀總結(jié)及課題意義20
• 1.3 課題目標(biāo)與內(nèi)容20-23
• 1.3.1 課題技術(shù)路線20-21
• 1.3.2 主要內(nèi)容21-23
• 第2章 Y型圈有限元模型的建立與密封性能仿真23-36
• 2.1 材料模型的確定23-25
• 2.1.1 材料基本假設(shè)23
• 2.1.2 超彈性本構(gòu)模型23-24
• 2.1.3 單軸拉伸 -壓縮實(shí)驗(yàn)24-25
• 2.2 Y型圈幾何模型的建立25-27
• 2.2.1 密封圈和溝槽尺寸25-26
• 2.2.2 基本假設(shè)26-27
• 2.2.3 有限元幾何模型27
• 2.3 邊界條件27-29
• 2.3.1 定義接觸27-28
• 2.3.2 載荷28-29
• 2.4 仿真結(jié)果和分析29-35
• 2.4.1 滑動(dòng)方向?qū)γ芊庑阅艿挠绊?/span>29-32
• 2.4.2 介質(zhì)壓力對(duì)密封性能的影響32-35
• 2.5 小結(jié)35-36
• 第3章 基于Ansys PDS的密封圈可靠性和靈敏度分析及優(yōu)化36-56
• 3.1 可靠度相關(guān)概念介紹36-38
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)可靠性36-37
• 3.1.2 響應(yīng)面法可靠度分析37-38
• 3.1.3 靈敏度38
• 3.2 可靠性判斷準(zhǔn)則的研究38-39
• 3.3 密封圈可靠度計(jì)算39-45
• 3.3.1 密封圈參數(shù)化模型的建立39-40
• 3.3.2 響應(yīng)量的定義40-41
• 3.3.3 定義隨機(jī)輸入量41
• 3.3.4 擬合響應(yīng)面41-42
• 3.3.5 可靠度計(jì)算結(jié)果42-45
• 3.4 密封圈的靈敏度分析及優(yōu)化45-55
• 3.4.1 優(yōu)化目標(biāo)45-48
• 3.4.2 密封性能靈敏度分析48-54
• 3.4.3 優(yōu)化結(jié)果及驗(yàn)證54-55
• 3.5 小結(jié)55-56
• 第4章 往復(fù)密封實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與搭建56-68
• 4.1 氣動(dòng)密封實(shí)驗(yàn)背景56-59
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)研究的意義56-57
• 4.1.2 國(guó)內(nèi)外往復(fù)密封相關(guān)實(shí)驗(yàn)臺(tái)57-59
• 4.2 往復(fù)密封基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與搭建59-67
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求59
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要布局和參數(shù)59-62
• 4.2.3 氣缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及摩擦力測(cè)量原理62-64
• 4.2.4 其他關(guān)鍵部分64-65
• 4.2.5 實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)物圖65-67
• 4.3 小結(jié)67-68
• 第5章 不同工況對(duì)Y型圈摩擦力的實(shí)驗(yàn)研究68-81
• 5.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備68-70
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象68-69
• 5.1.2 測(cè)量方法69-70
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及分析70-78
• 5.2.1 速度對(duì)摩擦力的影響70-72
• 5.2.2 壓力對(duì)摩擦力的影響72-73
• 5.2.3 運(yùn)動(dòng)方向?qū)δΣ亮Φ挠绊?/span>73-74
• 5.2.4 溫度對(duì)摩擦力的影響74-76
• 5.2.5 材料對(duì)摩擦力的影響76-78
• 5.3 實(shí)驗(yàn)與有限元結(jié)果的對(duì)比研究78-80
• 5.3.1 有限元模型的驗(yàn)證78-79
• 5.3.2 有限元計(jì)算摩擦系數(shù)79-80
• 5.4 結(jié)論80-81
• 第6章 老化對(duì)密封圈性能的影響及壽命預(yù)測(cè)研究81-96
• 6.1 使用的老化模型81-82
• 6.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)方案82-85
• 6.2.1 恒溫老化箱82
• 6.2.2 硬度測(cè)量?jī)x82-83
• 6.2.3 老化時(shí)密封圈安裝裝置83-84
• 6.2.4 老化對(duì)象84
• 6.2.5 老化溫度和時(shí)間84-85
• 6.3 老化對(duì)密封圈材料彈性模量的影響85-89
• 6.3.1 實(shí)驗(yàn)方案85-86
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果86-87
• 6.3.3 硬度預(yù)測(cè)模型87-89
• 6.4 老化對(duì)密封圈尺寸的影響89-92
• 6.4.1 實(shí)驗(yàn)方案89
• 6.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果89-91
• 6.4.3 尺寸預(yù)測(cè)模型91-92
• 6.5 老化對(duì)密封圈摩擦力的影響92-94
• 6.5.1 實(shí)驗(yàn)方案92
• 6.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果92-93
• 6.5.3 摩擦力預(yù)測(cè)模型93-94
• 6.6 小結(jié)94-96
• 第7章 總結(jié)與展望96-99
• 7.1 研究工作總結(jié)96-97
• 7.2 下一步工作展望97-99
• 參考文獻(xiàn)99-103
• 致謝103-105
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果105

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;(二)接觸壓力對(duì)淬火質(zhì)量影響的試驗(yàn)[J];技術(shù)情報(bào)通訊;1970年19期

2 王白眉;論觸頭接觸壓力與溫升關(guān)系的計(jì)算公式[J];高壓電器;1982年04期

3 S.DasGupta ,任玉貴;開槽接觸式連接器接觸壓力的分析[J];機(jī)電元件;1983年01期

4 尹德生;;考慮摩擦?xí)r梁的接觸壓力[J];吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào);1994年04期

5 徐永杰;陸曉峰;;新型雙楔角環(huán)墊結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)密封接觸壓力的影響[J];固體火箭技術(shù);2013年06期

6 章賽丹;陳光雄;楊紅娟;;接觸壓力對(duì)碳滑板/銅接觸線載流摩擦磨損性能的影響[J];潤(rùn)滑與密封;2012年09期

7 謝良喜;孔建益;蔣國(guó)璋;李公法;趙麗;;葉片密封圓角對(duì)密封面接觸壓力的影響[J];機(jī)床與液壓;2012年21期

8 李淑清;連接器中接觸壓力和變形的機(jī)械特性的確定[J];機(jī)電元件;1982年01期

9 蘇竣,王其平;電連接器接觸壓力的測(cè)量和磨損蛻變模型[J];低壓電器;1993年05期

10 凌宏浩;胡恒瑩;;IEC 60335-1第5.0版和第4.2版的標(biāo)準(zhǔn)差異(續(xù))[J];日用電器;2011年09期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 肖耀坤;劉振華;張峰;薛羽;黃立英;;硫酸體系鍍銠液中銠的測(cè)定[A];2001年全國(guó)電子電鍍年會(huì)論文集[C];2001年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 苑曉靜;變截面旋轉(zhuǎn)動(dòng)壓密封結(jié)構(gòu)對(duì)密封面接觸壓力的影響[D];東北石油大學(xué);2015年

2 迪力夏提·艾海提;Y型氣動(dòng)密封圈的可靠性建模與實(shí)驗(yàn)研究[D];清華大學(xué);2015年

3 趙麗;葉片密封接觸壓力的數(shù)值模擬和有限元分析[D];武漢科技大學(xué);2013年

4 俞理璞;接觸壓力導(dǎo)管在房顫導(dǎo)管射頻消融術(shù)中的應(yīng)用分析[D];浙江大學(xué);2014年

5 張曉曉;基于信號(hào)處理的電氣化鐵路弓網(wǎng)接觸壓力分析[D];西南交通大學(xué);2013年

6 程倩;金屬對(duì)金屬人工髖關(guān)節(jié)邊緣接觸效應(yīng)[D];武漢科技大學(xué);2011年

7 楊康;基于有限元與空氣動(dòng)力學(xué)的弓網(wǎng)接觸壓力仿真分析[D];西南交通大學(xué);2014年

8 桂普國(guó);非漸擴(kuò)形結(jié)構(gòu)指尖密封特性研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2003年

9 劉騫;Cam型髖關(guān)節(jié)撞擊綜合征的生物力學(xué)三維有限元研究[D];中南大學(xué);2014年

10 崔厚欣;經(jīng)皮人體成份無(wú)創(chuàng)測(cè)量條件的研究[D];天津大學(xué);2004年

  本文關(guān)鍵詞：Y型氣動(dòng)密封圈的可靠性建模與實(shí)驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：265131