往复运动Y形密封圈温度场的研究

发布时间：2017-08-16 08:48

  本文关键词：往复运动Y形密封圈温度场的研究

  更多相关文章： 往复运动 密封圈 温度场

【摘要】：液压技术已成为各种机械传动和自动化控制系统的重要组成部分，广泛应用于工农业、国防等多个领域，其中密封圈作为液压系统中的重要元件，自身性能的好坏决定着整个机械系统能否正常运转，所以密封技术的发展能够推动机械行业的更好发展。本文基于实际钢厂举升液压缸Y形密封圈的失效，以及密封圈在各行业中的重要作用，分别从密封圈的密封原理、摩擦理论、实际工况、失效形式以及生热机理进行了分析，采用ANSYS有限元分析软件研究了密封圈温度场的分布。 本文确立Y形密封圈为研究对象，介绍了液压密封圈的失效形式，，并且给出了密封圈失效的两种判据，详细介绍了橡胶材料的超弹性理论和橡胶材料有限元本构模型，同时研究了有限元分析理论在传热学中的应用，为后续密封圈温度场的研究奠定了基础。 根据有限元分析理论建立了密封圈在往复运动时的生热模型、传热模型以及热边界模型，研究了密封圈的生热问题，其生热的实质在于往复工作时密封材料分子间产生内摩擦以及密封圈面上的摩擦生热；其传热问题主要是考虑三大基本的传热方式进行了分析，同时研究了密封圈工作时其温度场的热边界条件。并且通过数学推导和分析，预测了密封圈在工作中的温度场可能出现的分布情况。 采用有限元分析软件ANSYS12.0对橡胶密封圈做温度场研究，建立了密封圈的有限元模型，确定了密封圈温度场仿真的各个参数，且分别以内热源的形式对密封圈往复运动顺逆行程进行热分析，得到密封圈顺逆行程的温度场分布，通过分析确定了逆行程对密封圈的损耗比顺行程更大；同时采用控制单变量法分析了影响密封圈温升的因素（如速度、工作压力、损耗因子等）对其温度场的影响，即密封圈温度场随各影响因素的变化情况，得到密封圈在往复运动过程中其温度随着工作压力、往复运动速度的增大而增加，同时在密封圈设计选材时要尽可能选择损耗因子较小的橡胶材料。 为降低密封圈往复运动过程中的温升，本文对Y形密封圈做了增加散热孔的结构优化，同时分析了结构优化的可行性；且使用ANSYS12.0有限元软件进行模型建立、温度场仿真分析，验证了结构优化的效果，从理论上可以降低密封圈的温升，改善其密封性能。
【关键词】：往复运动 密封圈 温度场
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.5
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外的研究现状13-14
• 1.2.2 国内的研究现状14-15
• 1.3 本文对橡胶密封圈温度场的研究15-17
• 1.3.1 本文的研究方向16
• 1.3.2 本文的目的和意义16-17
• 1.3.3 本文的研究内容17
• 1.4 本章小结17-18
• 2 液压密封圈的失效18-21
• 2.1 液压密封圈的主要失效形式18-19
• 2.2 液压密封圈失效准则19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 3 有限元分析理论及方法21-30
• 3.1 引言21-22
• 3.1.1 有限元法概述21
• 3.1.2 有限元法的发展历程21-22
• 3.2 结构非线性理论22-26
• 3.2.1 非线性分析类型22-24
• 3.2.2 非线性求解24-25
• 3.2.3 橡胶材料超弹性理论25-26
• 3.3 传热学理论26-29
• 3.3.1 ANSYS 软件中热分析单元介绍26-27
• 3.3.2 热分析类型27
• 3.3.3 热传递方式27-28
• 3.3.4 温度载荷28-29
• 3.3.5 非线性热分析29
• 3.4 本章小结29-30
• 4 往复运动橡胶密封圈温度场的研究30-42
• 4.1 温度场热分析理论30-34
• 4.1.1 基本假设30
• 4.1.2 Y 形密封圈温度场热分析30-34
• 4.2 Y 形密封圈热源分析34-37
• 4.2.1 密封材料的滞后生热34-36
• 4.2.2 摩擦生热36-37
• 4.3 Y 形密封圈的传热研究37-38
• 4.4 Y 形密封圈的热平衡数学模型38-39
• 4.5 往复运动 Y 形密封圈温度场边界条件的研究39-40
• 4.6 往复运动 Y 形密封圈温度场分布的研究40-41
• 4.7 本章小结41-42
• 5 往复运动 Y 形橡胶密封圈温度场仿真42-60
• 5.1 往复运动 Y 形密封圈的有限元建模42-47
• 5.1.1 往复运动 Y 形密封圈的几何模型42-44
• 5.1.2 Y 形密封圈的仿真模型44-45
• 5.1.3 Y 形密封圈温度场的单元模型45
• 5.1.4 Y 形密封圈温度场的材料模型45-46
• 5.1.5 Y 形密封圈温度场的网格模型46-47
• 5.2 往复运动 Y 形密封圈温度场仿真参数47-50
• 5.2.1 对流换热系数47-48
• 5.2.2 生热率48-49
• 5.2.3 摩擦生热产生的热流密度49-50
• 5.3 往复运动 Y 形密封圈温度场仿真50-51
• 5.4 往复运动 Y 形密封圈温度场的有限元仿真结果分析51-56
• 5.5 影响往复运动 Y 形密封圈温度场的因素56-59
• 5.6 本章小结59-60
• 6 往复运动 Y 形密封圈的结构优化60-69
• 6.1 降低密封圈温升的理念60
• 6.2 密封圈结构优化60-61
• 6.3 密封圈优化结构仿真分析61-68
• 6.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 在学研究成果74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 何燕;李海涛;马连湘;;炭黑填充橡胶的热传导理论模型及应用研究[J];橡胶工业;2010年01期

2 杨政辉;;柱塞式液压缸密封系统的分析与应用[J];液压与气动;2011年04期

3 侯友夫;往复矩形密封的理论分析和实验研究[J];中国矿业大学学报;1997年01期

4 韩传军;张杰;;矩形橡胶密封圈的有限元分析及优化[J];橡胶工业;2013年02期

本文编号：682339