基于伺服液压缸往复运动的Y形密封圈结构参数优化

发布时间：2020-11-16 21:37

　　 液压伺服缸运动过程中密封性能的研究,对于提高液压缸的精度有着极为重要的意义,本文将Y形密封圈作为研究对象,运用Ansys软件中的静力学分析模块,并以二项参数的Mooney-Rivlin模型对Y型密封圈的动态工作环境进行模拟与计算分析,探讨能对Y形密封圈密封性能产生影响的各种因素,研究了密封圈内外唇高度差和唇厚度对密封圈密封性能的影响。结果表明:在不考虑温度影响,以及摩擦系数和初始压缩率一定的情况下,适当增加内外唇高度差,可以提高密封圈的密封性能;增大Y形密封圈唇厚度或摩擦系数时,密封圈最大Von Mises应力会变大,从而导致密封圈寿命变短。
【部分图文】：

液压伺服系统是使位移、速度或力等能自动准确地随着输出量的变化而发生变化，而伺服液压缸作为液压伺服系统的执行元件，能够实现系统机械能输出，可以在高频环境下驱动工作载荷，从而实现高精度、高响应控制，其性能的好坏直接影响着系统的控制精度。所选伺服液压缸结构如图1所示。图1中，液压缸通过液压油产生的压力进行往复运动时，防尘圈与外部空气侧相通，防止灰尘混入液压缸的往复密封件中，导致活塞杆磨损；Y型圈作为密封件可以防止发生内泄露；支撑环起到支撑作用，防止金属之间直接摩擦，保护活塞杆不被损坏。

现以某液压缸活塞杆用Y形密封圈为研究对象，所用密封圈型号为Y50×65×12.5，其材料为腈基丁二烯橡胶（NBR），主要截面尺寸如图2所示。3.2 有限元模型建立

做有限元分析时使用了两个载荷步，先让活塞杆移动到标准的位置，使其和端盖之间的间隙为0.2mm，使密封圈处于压缩状态，然后施加流体压力，活塞杆向前移动。为了避免Y型密封圈唇边和密封圈之间接触对的互相渗透，这里采用的求解方法为Lagrange法。当P=0MPa时，通过活塞杆的轴向移动得到Y型密封圈的初始有限元模型，情况如图3所示，箭头所指方向为活塞杆移动方向。4 计算结果与分析
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