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往复运动密封分析

作　者: 李传敏
导　师: 刘晓玲
学　校: 青岛理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 往复密封有限元接触压力热效应几何楔聚氨酯摩擦
分类号: TH136
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文的研究内容主要包括四个部分,即密封件结构力学的有限元分析、活塞杆密封的流体润滑分析、往复运动密封机理分析、聚氨酯密封材料的摩擦试验。第一部分采用ANSYS 12.0软件建立了具有代表性的唇型密封的三维模型,模拟了密封装配、流体压力加载、液压缸的内、外行程等工况,并根据结果总结出了密封件上以及接触面上的应力分布规律。第二部分基于密封平行间隙建立了活塞杆密封的润滑模型,在运动表面保持常温、静止表面绝热条件下研究了密封件流体润滑的机理,分析了热效应以及微观形貌的几何楔效应,结果表明,等温条件下油膜动压的效果取决于几何楔,因此光滑平行表面间不能形成动压油膜,只有在热条件下,滑动速度足够大时才能产生动压油膜。对于热条件下粗糙的密封表面,油膜内的压力分布是由微观粗糙度引起的几何楔效应与热效应的综合作用形成的。第三部分参考Kaneta等人的往复运动柔性密封的摩擦试验,建立了密封截面模型,从液压缸的外行程和内行程两个方面对润滑膜的成膜机理进行了分析,给出了一种计算不同截面形状时的楔形间隙压力分布、温度分布的数值方法,并从内、外行程两个方面讨论了不同截面形状对密封效果的影响。第四部分从试验的角度,考察了接触压力、相对运动速度、润滑等条件对新型聚氨酯材料的摩擦磨损性能的影响,试件与摩擦环之间的干摩擦运动是断续的滑动,当有润滑油存在时,在摩擦界面上极易形成润滑膜,试验过程中的摩擦力的大小受界面温度的影响较大。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
物理量名称及主要符号表  11-13
第1章绪论  13-24
  1.1 引言  13-14
  1.2 往复密封的国内外研究现状  14-16
  1.3 液压缸中的往复运动密封  16-22
    1.3.1 液压缸的典型结构  16
    1.3.2 常用液压往复运动密封件  16-19
    1.3.3 密封效果的影响因素  19-20
    1.3.4 密封的失效形式  20-22
  1.4 本研究的主要内容及意义  22-24
    1.4.1 主要研究内容  22-23
    1.4.2 研究意义  23-24
第2章密封件结构力学的有限元分析  24-42
  2.1 理论分析模型  24-26
    2.1.1 橡胶材料的应力应变关系  24-25
    2.1.2 材料常数的确定  25-26
  2.2 唇型密封的工作原理  26-27
  2.3 ANSYS 建模  27-28
  2.4 密封受力分析  28-40
    2.4.1 密封件的应力分析  28
    2.4.2 ANSYS 应力分析预处理  28-29
    2.4.3 加载及结果分析  29-40
  2.5 本章小结  40-42
第3章活塞杆密封的流体润滑分析  42-63
  3.1 杆密封润滑模型  42-43
  3.2 数学模型  43-50
    3.2.1 基本方程及边界条件  44-46
    3.2.2 基本方程及边界条件的无量纲化  46-48
    3.2.3 方程的离散  48-50
  3.3 数值计算方法  50
  3.4 结果分析  50-62
    3.4.1 光滑密封表面热解  51-53
    3.4.2 粗糙密封表面热解  53-56
    3.4.3 粗糙密封表面的等温解与热解的比较  56-62
  3.5 本章结论  62-63
第4章往复运动密封机理分析  63-78
  4.1 密封截面模型  63-64
  4.2 计算方法及初始条件  64-66
    4.2.1 液压缸外行程膜厚方程及边界条件  64-65
    4.2.2 液压缸内行程膜厚方程及边界条件  65-66
  4.3 计算结果及分析  66-77
    4.3.1 外行程  66-73
    4.3.2 内行程  73-77
  4.4 本章小结  77-78
第5章聚氨酯密封材料的摩擦试验  78-87
  5.1 试验内容  78-80
    5.1.1 试验设备  78
    5.1.2 试验过程  78-80
  5.2 试验结果与对比分析  80-85
    5.2.1 干摩擦条件下  80-83
    5.2.2 滴油润滑条件下  83-84
    5.2.3 浸油润滑条件下  84-85
    5.2.4 结果对比  85
  5.3 本章小结  85-87
结论  87-89
  本文的主要创新性工作  87
  对今后研究工作的展望与设想  87-89
参考文献  89-94
攻读硕士学位期间完成的学术论文  94-95
致谢  95

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