冲压装备用往复密封特性的仿真研究

发布时间：2017-05-23 10:32

  本文关键词：冲压装备用往复密封特性的仿真研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以冲压装备的关键功能部件制动器用往复密封Y形圈为研究对象,通过数值仿真和试验研究相结合的方法开展Y形圈密封特性研究,为实际工程中Y形圈往复密封系统的设计、分析提供帮助。基于混合润滑理论,建立往复密封Y形圈密封性能分析的数值仿真模型。模型耦合考虑了Y形圈宏观变形的固体力学分析、Y形圈接触区微观变形的变形力学分析、接触区油膜的流体力学分析、接触区粗糙峰接触的接触力学分析。通过该模型可以定量预测Y形圈工作状态下的泄漏量、摩擦力等性能参数。结合径向力测量试验和往复密封台架试验验证了仿真模型的正确性。基于仿真模型,分别从密封系统和密封圈的角度(即密封用户和密封厂家的角度)研究关键参数对密封系统性能的影响。对于密封系统,研究了截面预压缩量、缸筒表面粗糙度、介质压力、内外行程速度对密封性能的影响。对于密封圈,研究了Y形圈5个关键结构参数对性能的影响,并采用正交试验设计方法对Y形圈进行参数优化设计,获得一组最优参数的组合,可用于密封结构改进设计。通过开展热空气加速老化试验,研究Y形圈材料和结构随老化时间的变化规律,并拟合出Y形圈材料和结构的老化模型。综合考虑老化对Y形圈材料和结构的影响,建立Y形圈老化状态性能分析的数值仿真模型,定量预测Y形圈的老化性能。为便于工程应用,开发了基于数值仿真模型的往复密封性能分析软件平台,并基于Matlab Gui平台设计了人机界面友好的用户使用界面,为企业在往复密封研制过程中提供方便、快捷的技术工具。
【关键词】：往复密封 数值仿真 老化 工程软件
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB42
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 前言8-17
• 1.1 课题背景及意义8-10
• 1.2 国内外的研究进展10-14
• 1.2.1 往复密封概述10-12
• 1.2.2 往复密封仿真研究12-13
• 1.2.3 往复密封运行性能研究13-14
• 1.3 存在的问题14-15
• 1.4 课题研究内容及技术路线15-17
• 1.4.1 研究目标15
• 1.4.2 研究内容15
• 1.4.3 技术路线15-17
• 第2章 数值仿真模型及验证17-35
• 2.1 分析对象17-19
• 2.1.1 结构形状17-18
• 2.1.2 材料性能18-19
• 2.2 数值仿真模型19-30
• 2.2.1 模型假设19-20
• 2.2.2 仿真计算流程20
• 2.2.3 固体力学分析20-26
• 2.2.4 流体力学分析26-29
• 2.2.5 接触力学分析29-30
• 2.2.6 变形力学分析30
• 2.3 验证试验30-34
• 2.3.1 径向力测量试验30-32
• 2.3.2 往复密封台架试验32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 往复密封系统性能分析及结构参数优化35-54
• 3.1 往复密封系统性能分析35-44
• 3.1.1 密封系统关键参数35-37
• 3.1.2 截面预压缩量影响37-39
• 3.1.3 粗糙度影响39-42
• 3.1.4 介质压力影响42-43
• 3.1.5 速度影响43-44
• 3.2 Y形圈关键结构参数分析及优化44-53
• 3.2.1 Y形圈关键参数及优化指标44-45
• 3.2.2 正交试验设计45-50
• 3.2.3 优化结果50-53
• 3.3 本章小结53-54
• 第4章 基于橡胶老化的Y形圈性能研究54-67
• 4.1 老化试验54-59
• 4.1.1 老化试样55
• 4.1.2 试验设备55
• 4.1.3 试验条件55-56
• 4.1.4 测试项目56
• 4.1.5 测试结果56-59
• 4.2 理论模型59-61
• 4.2.1 材料老化模型59-60
• 4.2.2 永久变形仿真60-61
• 4.3 结果分析61-66
• 4.3.1 老化模型拟合61-63
• 4.3.2 老化性能预测63-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 往复密封性能分析软件开发研究67-76
• 5.1 功能模块67-70
• 5.1.1 静止特性分析模块68-69
• 5.1.2 运行特性分析模块69-70
• 5.2 软件界面70-74
• 5.2.1 静止特性分析界面70-72
• 5.2.2 运行特性分析界面72-74
• 5.3 软件编译74-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第6章 结论与展望76-78
• 6.1 论文主要工作总结76-77
• 6.2 未来的研究展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-84
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果84

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