伺服转塔刀架密封研究与优化设计

发布时间：2017-03-16 11:03

  本文关键词：伺服转塔刀架密封研究与优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伺服转塔刀架的刀盘转动与定位主要由刀架内部的油缸控制,因此油缸的密封结构设计和密封件的选用,将直接影响刀架工作的稳定性。本文根据实际工况,即每分钟活塞至少往复运动20次,油缸内油压3.5MPa,对活塞与油缸筒之间的往复密封进行变形、寿命、泄漏量和温度方面的校核分析。具体工作内容和研究成果如下：1、对密封件材料进行压缩试验,建立由密封件、活塞和油缸筒组成的有限元模型,比较材料硬度对密封性能的影响,得出3.5MPa油压下,选用硬度邵氏A90的聚氨酯密封圈比硬度为邵氏A95的密封圈更合理,使密封结构有效密封时间提高1.9倍以上；2、密封件在工作过程中的主要生热来源是高分子材料机械滞后生热以及活塞与密封件间的摩擦生热。通过热结构耦合分析,得到密封件内部的温度分布,认为机械滞后生热的热量大于摩擦生热,在3.5MPa油压下,本刀架选用的Y形密封圈最高温度为61.7℃,满足使用温度的要求；3、根据流体动力学,结合Abaqus软件和Matlab软件计算密封泄漏量,比较材料硬度、工作温度和油压对泄漏量的影响。结果显示,由于温度对密封介质的粘度影响很大,在对密封件进行泄漏量分析时,温度对密封泄漏量的影响不可忽略。刀架选择邵氏硬度为A90的密封圈是合理的。4、根据国家标准GB/T1184,研究在未注公差L级范围内,垂直度和直线度对Y形密封圈泄漏量和温升的影响。由于材料的超弹性和Y形密封圈截面的不对称性,能克服形位误差对密封性能的影响,故其影响可不予以考虑。
【关键词】：往复密封 疲劳寿命 热结构耦合 泄漏量 形位公差
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 密封概述8-9
• 1.2 国内外研究进展9-11
• 1.2.1 橡胶元件的使用寿命9-10
• 1.2.2 密封圈的温度场分析10
• 1.2.3 泄漏量的计算10-11
• 1.3 研究内容与意义11-13
• 1.3.1 课题来源11-12
• 1.3.2 研究内容12-13
• 第二章 Y形密封圈的材料硬度分析13-29
• 2.1 引言13
• 2.2 弹性体的自紧密封机理13-15
• 2.3 聚氨酯材料本构模型的选择15-17
• 2.4 聚氨酯本构模型实验验证17-20
• 2.4.1 实验原理17
• 2.4.2 聚氨酯压缩实验17-18
• 2.4.3 有限元实验模拟18-19
• 2.4.4 数据对照19-20
• 2.5 硬度对密封性能的影响20-23
• 2.5.1 有限元建模21-22
• 2.5.2 有限元结构力学分析结果22-23
• 2.6 材料硬度对密封寿命的影响23-28
• 2.6.1 橡胶疲劳寿命的预测方法23-25
• 2.6.2 密封圈等效应力25
• 2.6.3 聚氨酯应变能计算方法25-26
• 2.6.4 Y形密封圈寿命预测26-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第三章 Y形密封圈的热结构耦合分析29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 热源分析29-31
• 3.2.1 高分子材料的滞后现象29-30
• 3.2.2 力学损耗生热30-31
• 3.3 确定温度场的条件31-32
• 3.3.1 导热过程边界条件32
• 3.3.2 对流过程边界条件32
• 3.4 密封圈热结构耦合分析32-34
• 3.4.1 热结构耦合分析模型32-33
• 3.4.2 有限元热分析结果33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 Y形密封圈的泄漏量计算35-45
• 4.1 引言35
• 4.2 往复密封机理35-38
• 4.2.1 非对称环形间隙中的一维流动35-36
• 4.2.2 密封机理36-38
• 4.2.3 泄漏量计算方法38
• 4.3 硬度对泄漏量的影响38-40
• 4.4 温度对泄漏量的影响40-42
• 4.5 油压对泄漏量的影响42-44
• 4.6 本章总结44-45
• 第五章 形位公差对密封性能的影响45-55
• 5.1 引言45
• 5.2 垂直度对密封性能的影响45-50
• 5.3 直线度对密封性能的影响50-54
• 5.4 本章总结54-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 论文总结55
• 6.2 课题展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60

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