液压缸往复密封数值分析和试验研究

发布时间：2017-04-09 02:08

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【摘要】：本文的研究内容主要包括四部分：Y形密封圈密封性能和破损特性分析；考虑边界效应和非牛顿效应的活塞杆密封润滑分析；考虑密封件热传导的活塞杆密封润滑分析；聚氨酯和聚四氟乙烯的摩擦磨损试验。 第一部分采用有限元分析软件ANSYS构建了适用于Y形往复密封圈的二维模型，分析了Y形密封圈的密封性能和破损特性。结果表明，活塞杆的外冲程比内冲程密封性好；Y形密封圈的下唇口比上唇口更易发生剪切流动破坏；摩擦系数、唇前角、预压缩量和密封间隙对密封唇口处的最大剪应力和最大接触压力都有一定的影响，且密封间隙越大，Y形圈越易发生间隙挤出。 第二部分考虑液压油的边界效应，构建了收敛、稳定的非牛顿流体无限长线接触活塞杆密封流体润滑热解算法，讨论了边界效应和非牛顿效应对油膜压力、温度及摩擦系数的影响。分析表明，相对滑动速度较高、油膜厚度较薄时边界效应影响较大；特征剪应力较小、相对滑动速度较高时非牛顿效应较明显。 第三部分在非牛顿流体无限长线接触活塞杆热流体润滑分析的基础上，考虑密封件的热传导，构建了收敛、稳定的算法。分析了密封件的热传导及表面粗糙度对油膜压力、温度及摩擦系数的影响。结果表明，当滑动速度较高、油膜较薄、密封件热传导系数较大时密封件的热传导对油膜压力和温度影响较大；摩擦系数随粗糙度峰值的增加先减小后增大，随粗糙度波长的增加而减小。 第四部分对两种新型密封材料聚氨酯和聚四氟乙烯的润湿性和摩擦磨损特性进行了对比试验研究。分析表明，聚氨酯的润湿性比聚四氟乙烯要好；聚氨酯的耐磨性明显高于聚四氟乙烯。干摩擦条件下，聚四氟乙烯的磨损量主要受摩擦环转速的影响；滴油润滑条件下，摩擦环转速和接触压力对聚四氟乙烯磨损量都有一定影响；浸油润滑条件下，聚四氟乙烯的磨损量主要受接触压力的影响。
【关键词】：往复密封 ANSYS 非牛顿效应 边界效应 热传导 聚四氟乙烯 聚氨酯
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 物理量名称及主要符号表12-14
• 第1章 绪论14-24
• 1.1 引言14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 理论研究15-18
• 1.2.2 试验研究18
• 1.3 往复密封简介18-21
• 1.3.1 典型的往复密封结构18-19
• 1.3.2 往复密封圈的种类19-20
• 1.3.3 往复密封圈的失效形式20-21
• 1.4 本研究的主要内容及意义21-24
• 1.4.1 主要研究内容21-22
• 1.4.2 研究意义22-24
• 第2章 Y形密封圈密封性能和破损特性分析24-38
• 2.1 Y形密封圈的有限元模型24-26
• 2.1.1 几何建模24-25
• 2.1.2 ANSYS建模25-26
• 2.1.3 施加载荷26
• 2.1.4 密封性及破损的判定26
• 2.2 结果与讨论26-36
• 2.2.1 摩擦系数的影响28-30
• 2.2.2 唇前角的影响30-31
• 2.2.3 预压缩量w的影响31-34
• 2.2.4 密封间隙b的影响34-36
• 2.3 结论36-38
• 第3章 考虑边界效应和非牛顿效应的密封润滑分析38-62
• 3.1 几何模型38-39
• 3.2 数学模型39-51
• 3.2.1 基本方程39-43
• 3.2.2 基本方程的无量纲化43-46
• 3.2.3 方程的离散46-51
• 3.3 数值计算方法51
• 3.4 结果分析51-60
• 3.4.1 边界效应的影响51-55
• 3.4.2 非牛顿效应的影响55-60
• 3.5 结论60-62
• 第4章 考虑密封件热传导的活塞杆密封流体润滑分析62-86
• 4.1 几何模型62-63
• 4.2 数学模型63-72
• 4.2.1 基本方程及其边界条件63-65
• 4.2.2 基本方程及其边界条件的无量纲化65-66
• 4.2.3 基本方程的离散66-72
• 4.3 数值计算方法72
• 4.4 结果分析72-85
• 4.4.1 考虑密封件热传导的光滑表面热解72-80
• 4.4.2 考虑密封件热传导的粗糙表面热解80-85
• 4.5 结论85-86
• 第5章 聚氨酯和聚四氟乙烯的摩擦磨损试验86-98
• 5.1 聚氨酯和聚四氟乙烯接触角的测量86-89
• 5.1.1 试验设备和器材86
• 5.1.2 试验的准备工作86-87
• 5.1.3 接触角测量概况87-88
• 5.1.4 接触角测量结果88-89
• 5.2 聚氨酯-钢和聚四氟乙烯-钢的摩擦磨损试验89-95
• 5.2.1 试验设备和器材89
• 5.2.2 试验的准备工作89-90
• 5.2.3 摩擦磨损的试验概况90-91
• 5.2.4 摩擦磨损的试验结果91-95
• 5.3 结论95-98
• 第6章 结论98-100
• 参考文献100-106
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文106-108
• 致谢108

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：294202