基于一种PTFE复合材料密封的气缸密封及摩擦性能研究

发布时间：2020-05-17 17:13

【摘要】：气缸是气动系统中主要的执行元件,由于摩擦力的存在,其在高精度控制、低速运行、稳定驱动等场合的使用受到了极大的限制。PTFE复合材料具有低摩擦、低磨损等优良的特性,在密封领域有着卓越的表现,将其应用到气缸密封中,降低气缸摩擦力、提高密封性能,对气缸实际应用具有重要意义。本文首先研究PTFE复合材料在气缸密封工况下的密封及摩擦性能,然后根据研究结果设计密封圈,最后通过气缸密封及摩擦性能实验验证PTFE复合材料在气缸密封中的减摩及密封效果。主要内容如下:(1)建立气缸泄漏数学模型,分析泄漏的影响因素,结合PTFE复合材料的特点创建气缸活塞同轴密封模型,通过有限元软件模拟密封工况,分析PTFE复合材料的密封性能,得出密封圈尺寸设计的参考值和PTFE复合材料摩擦性能实验条件设定的参考值。(2)选择一种PTFE复合材料,根据摩擦理论分析其与缸筒铝合金材料的摩擦机理,结合活塞密封处摩擦工况和PTFE复合材料密封性能研究结果设定实验条件,使用摩擦实验机测试PTFE复合材料的摩擦性能,得出PTFE复合材料在气缸活塞密封工况下的摩擦性能和密封圈尺寸设计的参考值。(3)结合PTFE复合材料的密封和摩擦性能研究结果设计密封圈,并将加工完成的密封圈装入被测气缸。(4)搭建气缸密封性能和摩擦性能测试实验平台,在此实验平台上测试PTFE复合材料密封气缸的密封性能和摩擦性能,并与橡胶密封气缸对比,验证PTFE复合材料在气缸密封中的减摩效果。
【图文】：

低摩擦气缸,减摩,全封闭,气缸

基于一种 PTFE 复合材料密封的气缸密封及摩擦性能研究内外研究现状综述气缸减摩研究现状摩擦力的存在，使得气缸的使用受到了极大的制约，国内外科针对如何减小气缸摩擦力进行了广泛的研究。通过对气缸密封机构的减摩方式主要分成四种，包括调整摩擦副减摩，全封闭密封减摩和气浮密封减摩。）调整摩擦副减摩。一般气缸的摩擦力主要发生在气缸的两个动密塞与缸筒密封处，二是活塞杆与气缸端盖密封处，，这样就形成了可以通过调整这两对摩擦副达到减摩的效果。图 1.1 为 SMC 公气缸，其主要通过提高密封部位的加工精度，使用特制的润滑脂；哈尔滨工业大学肖承丰、李华，通过叠加颤振信号来减小摩擦积，从而降低摩擦力[11-12]。

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图 1.1 传统低摩擦气缸闭密封减摩。目前，基于全封闭密封减摩原理的膜片的，这种气缸使用一种隔膜囊将活塞和缸筒连接在一跟随运动，从而将活塞全封闭起来，并且活塞杆密封以膜片气缸具有低泄漏、低摩擦的特点，其结构原理RA 公司的 BF 系列膜片气缸就是使用这种全封闭密封
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH138.51;TB33

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