本文關(guān)鍵詞：伺服液壓缸密封特性及摩擦力影響的仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：伺服液壓缸作為伺服控制技術(shù)的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在伺服控制技術(shù)中扮演了一個(gè)至關(guān)重要的角色。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高響應(yīng)、高輸出的工作要求，伺服液壓缸往往工作在高頻重載的惡劣環(huán)境之中，因此，其性能的優(yōu)劣直接決定著整個(gè)伺服系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)和運(yùn)行精度。與普通液壓缸相比較，伺服液壓缸需要滿足高頻大負(fù)載要求，需要維持最低的泄漏量以達(dá)到保護(hù)環(huán)境節(jié)約能源的目的。于是，摩擦力與泄漏成了衡量一款伺服液壓缸性能指標(biāo)的重要參數(shù)。摩擦力主要發(fā)生的伺服液壓缸的密封處，泄漏也往往是因?yàn)槊芊獠涣�，因此在伺服液壓缸的設(shè)計(jì)中，密封方式的設(shè)計(jì)與選型成為一個(gè)重要的研究方向。 本課題圍繞伺服液壓缸活塞桿密封，展開了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到理論分析到建模仿真再到性能對(duì)比的一系列研究。主要研究內(nèi)容可以分一下幾點(diǎn)陳述： 首先，針對(duì)采用同軸組合密封不能滿足設(shè)計(jì)要求這一問題，提出以雙圓錐靜壓軸承作為主體，輔以迷宮密封作為封油邊的新型活塞桿密封，嘗試?yán)秒p圓錐靜壓軸承的徑向承載能力作為活塞桿支撐，利用迷宮密封的容積突擴(kuò)效應(yīng)降低外泄的壓力油壓力，利用迷宮凹槽產(chǎn)生的渦流降低密封間隙層流區(qū)的流速進(jìn)而降低泄漏量，并且理論論證了其可行性。 其次，確定雙圓錐靜壓軸承和迷宮密封的具體結(jié)構(gòu)，首先根據(jù)分析形成圓錐靜壓軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括能夠影響支撐效果的的長徑比和錐度等。其次確定了迷宮密封的密封間隙大小，然后通過CFD方法選取合適的迷宮凹槽尺寸和迷宮凹槽個(gè)數(shù)。在選取迷宮凹槽尺寸時(shí)，遵循能夠產(chǎn)生有效渦流的原則，在選取迷宮凹槽個(gè)數(shù)時(shí)遵循盡可能降低泄漏又不至于造成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的原則。 再次，為了驗(yàn)證雙圓錐靜壓軸承迷宮密封這種活塞桿密封的密封效果，采用CFD方法進(jìn)行差別化仿真，分別分析了密封在不同速度、不同工作位和壓力以及不同偏心量情況下的泄漏量和摩擦力問題。仿真結(jié)果表明，處于全流體潤滑階段的活塞桿密封形成了可靠地徑向支撐力，其摩擦力只受粘滯摩擦力影響，與速度成正比，數(shù)值很小，與偏心量關(guān)系不大。而泄漏量會(huì)因?yàn)閴翰畹拇笮〔煌兓黠@，此外在相同壓力條件下對(duì)于偏心量最為敏感。 最后，通過理論計(jì)算和實(shí)測(cè)相互比較的方式，確定了同軸組合密封的摩擦力；通過分析CFD仿真結(jié)果確定了雙圓錐靜壓軸承迷宮密封的摩擦力大小，，然后分別建立AMESim模型進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，采用雙圓錐靜壓軸承迷宮密封的伺服液壓缸在低速穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度等方面得到顯著改善，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：伺服液壓缸 活塞桿密封 圓錐靜壓軸承 迷宮密封 摩擦力 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) 仿真
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH137.51
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 伺服液壓缸的發(fā)展11
• 1.2 伺服液壓缸密封形式及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.3 課題的研究意義與研究內(nèi)容15-17
• 第2章 低摩擦伺服液壓缸密封結(jié)構(gòu)形式及其特性分析17-29
• 2.1 低摩擦伺服液壓缸密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-18
• 2.2 圓錐靜壓支撐結(jié)構(gòu)和機(jī)理分析18-21
• 2.3 迷宮密封的結(jié)構(gòu)和機(jī)理分析21-23
• 2.3.1 迷宮密封結(jié)構(gòu)形式21-22
• 2.3.2 迷宮密封的密封原理和均壓作用22-23
• 2.4 活塞桿密封泄漏量分析23-26
• 2.4.1 相對(duì)固定同心環(huán)縫泄漏量分析23
• 2.4.2 相對(duì)固定偏心環(huán)縫泄漏量分析23-25
• 2.4.3 相對(duì)運(yùn)動(dòng)環(huán)縫泄漏量分析25-26
• 2.5 摩擦力模型與非接觸密封摩擦力分析26-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 伺服液壓缸迷宮封油邊尺寸設(shè)計(jì)與仿真分析29-40
• 3.1 計(jì)算流體力學(xué)概述29-30
• 3.1.1 計(jì)算流體力學(xué)的特點(diǎn)29-30
• 3.1.2 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的工作步驟30
• 3.2 流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)30-33
• 3.2.1 流體的流動(dòng)狀態(tài)判斷30-32
• 3.2.2 流體運(yùn)動(dòng)控制方程32-33
• 3.3 伺服液壓缸迷宮封油邊尺寸設(shè)計(jì)33-39
• 3.3.1 迷宮平衡槽尺寸設(shè)計(jì)33-36
• 3.3.2 迷宮平衡槽數(shù)目設(shè)計(jì)36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 迷宮密封雙圓錐靜壓軸承流場(chǎng)模型建立與仿真分析40-63
• 4.1 幾何模型的建立和網(wǎng)格劃分40-44
• 4.1.1 密封流場(chǎng)模型建立40-41
• 4.1.2 Gambit 模型網(wǎng)格劃分41-43
• 4.1.3 網(wǎng)格檢查43-44
• 4.1.4 邊界條件設(shè)置44
• 4.2 流場(chǎng)壓力分析44-48
• 4.3 泄漏量仿真分析48-56
• 4.3.1 速度對(duì)泄漏量的影響50-55
• 4.3.2 偏心對(duì)泄漏量的影響55-56
• 4.4 粘性摩擦力仿真分析56-59
• 4.5 承載力分析59-62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第5章 迷宮密封雙圓錐靜壓支撐伺服液壓缸特性分析63-77
• 5.1 AMESim 軟件簡介63
• 5.2 同軸組合密封和迷宮密封錐式靜壓軸承摩擦力模型分析63-68
• 5.2.1 同軸組合密封摩擦力分析63-67
• 5.2.2 迷宮密封圓錐靜壓支撐摩擦力分析67-68
• 5.3 兩種伺服液壓缸建模仿真與分析68-76
• 5.3.1 伺服液壓缸系統(tǒng)模型68-69
• 5.3.2 伺服液壓缸系統(tǒng)仿真結(jié)果69-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果83-84
• 致謝84-85
• 作者簡介85

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：354742