【摘要】：密封技術(shù)是制約液壓缸性能發(fā)展的重要因素,對(duì)活塞缸而言其密封與摩擦是有待解決的主要技術(shù)問(wèn)題。組合密封很好地結(jié)合了PTFE材料優(yōu)良的耐磨性能和橡膠材料的自密封性能,是往復(fù)密封的發(fā)展趨勢(shì)所在。密封狀態(tài)可以通過(guò)非線(xiàn)性接觸分析得到的各密封面接觸應(yīng)力進(jìn)行判斷;摩擦則與耐磨環(huán)-缸壁接觸面的接觸壓力有關(guān),而接觸壓力可以通過(guò)對(duì)接觸面上接觸應(yīng)力的積分得到。本文針對(duì)組合密封接觸壓力進(jìn)行了分析與優(yōu)化:首先,考慮組合密封圈全部載荷下的變形公式。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立組合密封三維結(jié)構(gòu),一方面利用彈性力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)建立O型圈的本構(gòu)模型;另一方面結(jié)合理論力學(xué)、材料力學(xué)對(duì)耐磨環(huán)進(jìn)行受力分析,建立其變形數(shù)學(xué)模型。其次,運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)組合密封圈在靜載荷作用下的力學(xué)特性進(jìn)行分析計(jì)算,總結(jié)影響密封性能的因素,作為下一步仿真的變量參考。然后,改變組合密封圈的使用工況和結(jié)構(gòu)參數(shù)做對(duì)比分析,探討了這些因素對(duì)密封性能的影響,得到接觸應(yīng)力、接觸壓力等參數(shù)的主要影響因素。并通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)得到給定工作壓力條件下組合密封圈最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。最后,設(shè)計(jì)一套高效的密封性能試驗(yàn)系統(tǒng)用以驗(yàn)證仿真分析的合理性。并從液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)、測(cè)試方法實(shí)現(xiàn)以及測(cè)試系統(tǒng)關(guān)鍵控制技術(shù)四個(gè)方面詳細(xì)介紹了如何完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH136;TH137.51
【圖文】：

題研究背景傳動(dòng)裝置具有傳動(dòng)力大、傳動(dòng)平穩(wěn)、加速性能好等優(yōu)點(diǎn)，其在工代船舶乃至航空航天產(chǎn)品上都應(yīng)用的極為普遍[1]。密封技術(shù)作為液的一環(huán)，其密封性能的好壞決定了液壓產(chǎn)品性能的優(yōu)劣[2]。液壓缸力不足、爬行、泄漏、液壓沖擊及振動(dòng)等，大量工程案例表明其中的故障比率高達(dá) 50％以上。由密封件失效所帶來(lái)的損失，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高值[3]。密封件的失效，輕則會(huì)引起油液泄漏、降低機(jī)械效率、造成油致油液和設(shè)備污染、無(wú)法完成機(jī)械動(dòng)作甚至可能引起更重大的安全密封件失效的主要原因之一是摩擦磨損，在《中國(guó)制造 2025》政，當(dāng)前液壓技術(shù)正朝著高精度、高效率、高可靠性的方向發(fā)展，這密封的摩擦磨損、提高其使用壽命和可靠性[6]。有效提高密封技術(shù)性、使用壽命，減小摩擦力、降低泄漏量，在一定程度上能夠降低術(shù)的發(fā)展涵蓋了材料科學(xué)、摩擦學(xué)、流體力學(xué)、彈性力學(xué)等多個(gè)交型材料的不斷發(fā)展推動(dòng)密封技術(shù)的不斷優(yōu)化[8]。

-缸底密封圈 12-活塞密封組件 13-活塞活塞桿密封圖 1.1 普通液壓缸結(jié)構(gòu)示意圖1.2 課題研究目的與意義密封性能是衡量液壓缸性能的重要指標(biāo)之一，一般的液壓缸密封方式分為兩種：擠壓密封和間隙密封[9]。擠壓密封是指在密封區(qū)域的間隙之間，密封件受壓力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生彈性變形，從而貼緊密封面阻止泄漏，達(dá)到密封效果[10]。間隙密封是通過(guò)活

圖 1.2 橡膠密封圈 圖 1.3 環(huán)狀間隙密封液壓缸目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的幾種密封形式都存在著自身的優(yōu)勢(shì)與不足。傳統(tǒng)橡膠 O 型圈密封，其密封性能好、基本無(wú)泄漏，更換成本低、靜密封性能好，但其存在啟動(dòng)摩擦力大、壽命短、啟動(dòng)壓力較大、受工作壓力影響較大的缺點(diǎn)。金屬活塞環(huán)密封，其運(yùn)行摩擦力小、響應(yīng)快，適用于高溫、高壓、高速工況，但其存在泄漏量較大、靜密封性能差、金屬活塞環(huán)會(huì)因慣性力而出現(xiàn)懸浮的狀況、開(kāi)口間隙的存在導(dǎo)致其容易發(fā)生振動(dòng)。間隙密封，也具備金屬活塞環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低摩擦、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，其缺點(diǎn)在于兩個(gè)密封面之間存在 10μm-50μm 的間距，難以完全消除泄漏(泄漏量與間隙的三次方成正比)[12]。組合密封，其密封性能好、耐高壓，且摩擦力小、適合高速運(yùn)行，目前廣泛應(yīng)用在液壓缸活塞密封上[13]。

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本文編號(hào)：2796441