基于各向同性假设的PTFE动密封性能的研究

发布时间：2017-06-17 04:09

  本文关键词：基于各向同性假设的PTFE动密封性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液压密封装置是液压系统的重要组成部分,液压密封性能的好坏将直接影响液压系统的性能。相比于静密封,动密封由于密封接触面处存在相对运动,其密封机理更加复杂。随着液压系统向高压高速化发展,液压动密封常出现失效现象,因此,若能建立准确的动密封模型,分析密封介质条件和密封材料物理特性对动密封性能的影响,为密封材料的优化与改进提供依据无疑具有一定的理论意义和应用价值。本文以液压摆动马达的缸套与动叶片处的PTFE密封环与O形橡胶圈构成的组合式动密封结构为例,在将PTFE看作各向同性材料的前提下,主要用弹性流体动力润滑数值计算方法研究了密封介质条件和密封材料物理特性对动密封性能的影响,并用流固耦合方法分析验证了应用弹性流体动力润滑理论所建立模型的正确性。首先,本文对组合式动密封的密封基本机理进行了探讨,分析了动密封过程中各部分结构产生的变形量,建立了密封结构各部分变形量的模型,在考虑密封接触面表面粗糙度的基础上通过各部分变形量计算出密封间隙的油膜厚度,进而建立了动密封泄漏量和粘性摩擦力的模型,分别计算并分析了不同密封介质条件和密封材料物理特性对密封间隙油膜厚度、动密封体积泄漏量和粘性摩擦力的影响关系,评估了动密封性能。其次,利用ADINA分别建立了结构模型和流体模型,进而建立了密封结构的流固耦合仿真分析模型,进一步计算并分析了不同密封介质条件和密封材料物理特性对动密封性能的影响关系,为验证弹性流体动力润滑数值方法结果的正确性奠定了基础。最后,分析了弹性流体动力润滑数值方法和流固耦合有限元分析方法两种计算方法的特点,并对两种方法的结果进行了对比分析,分析了结果的一致性与不一致性,利用流固耦合有限元方法的结果在一定程度上验证了弹性流体动力润滑数值方法结果的正确性。
【关键词】：动密封 油膜厚度 泄漏量 粘性摩擦力
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 液压动密封研究发展概况10-13
• 1.2.1 国外研究发展概况10-12
• 1.2.2 国内研究发展概况12-13
• 1.3 液压动密封仍需解决的问题13-14
• 1.4 论文的主要研究内容14-15
• 第2章 动密封性能的EHL方法分析15-44
• 2.1 引言15
• 2.2 液压动密封形式15-16
• 2.3 液压动密封基本机理16-17
• 2.4 液压动密封材料特性17-18
• 2.4.1 O形橡胶圈特性17
• 2.4.2 PTFE密封环特性17-18
• 2.5 液压摆动马达密封模型的建立18-26
• 2.5.1 运动学边界条件20
• 2.5.2 密封压力与温度梯度引起的弹性径向位移20-21
• 2.5.3 缸套的接触表面位移21-22
• 2.5.4 密封件的接触表面位移22-23
• 2.5.5 密封件的热弹性应力分析23-24
• 2.5.6 油膜厚度、接触宽度、泄漏量与摩擦力数学模型的建立24-26
• 2.6 数值求解及结果分析26-43
• 2.6.1 密封压力28-30
• 2.6.2 相对滑行速度30-31
• 2.6.3 密封件初始压缩量31-32
• 2.6.4 PTFE弹性模量32-34
• 2.6.5 PTFE泊松比34-35
• 2.6.6 PTFE线性膨胀系数35-36
• 2.6.7 PTFE改性36-40
• 2.6.8 密封接触面表面粗糙度40-43
• 2.7 本章小结43-44
• 第3章 动密封性能的FSI方法分析44-62
• 3.1 引言44
• 3.2 ADINA流固耦合仿真分析44-48
• 3.2.1 ADINA软件介绍44-45
• 3.2.2 ADINA流固耦合仿真45-48
• 3.3 流固耦合数值结果分析48-61
• 3.3.1 密封压力48-50
• 3.3.2 相对滑行速度50-51
• 3.3.3 密封件初始压缩量51-53
• 3.3.4 O形橡胶圈硬度53-54
• 3.3.5 PTFE弹性模量54-55
• 3.3.6 PTFE泊松比55-57
• 3.3.7 PTFE线性膨胀系数57-58
• 3.3.8 PTFE改性58-61
• 3.4 本章小结61-62
• 第4章EHL与FSI方法的计算结果对比分析62-76
• 4.1 引言62
• 4.2 两种计算方法的特点62-63
• 4.3 两种计算方法结果的对比分析63-75
• 4.3.1 密封压力63-65
• 4.3.2 相对滑行速度65-67
• 4.3.3 密封件初始压缩量67-69
• 4.3.4 PTFE弹性模量69-70
• 4.3.5 PTFE泊松比70-71
• 4.3.6 PTFE线性膨胀系数71-73
• 4.3.7 PTFE改性73-75
• 4.4 本章小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果82-84
• 致谢84

【参考文献】

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本文编号：457325