气动马达活塞环润滑与密封研究

发布时间：2017-07-01 13:19

  本文关键词：气动马达活塞环润滑与密封研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：活塞式气动马达将压缩空气中的压力能转换成机械能输出,活塞在气体工质的推动下带动曲柄连杆机构运动,运动过程中活塞环起到润滑与密封的双重作用,它对马达能量转换效率影响很大。一直以来,研究人员都把活塞环与缸套间润滑与密封的研究放在首要位置。本文对5T气动马达曲柄连杆机构运动规律的分析,建立了活塞运动学及动力学理论,分析活塞环在特定工况下的工作特性,在此基础上通过连续性方程、流体动量方程及经典Reynolds方程,为润滑分析提供载荷条件与边界条件;然后基于平均雷诺方程,并考虑到粗糙度的影响并引入了剪切流量因子与压力流量因子,建立了活塞环-缸套润滑理论。对润滑油油膜厚度进行分析,建立了气动马达活塞环与环槽间最小油膜厚度方程,指出微凸体模型、活塞环自身弹力等因素对活塞环工作表面摩擦状态的影响,在此过程中充分考虑了对气动马达活塞环润滑性能有影响的各个因素;通过三维软件建立气动马达活塞组三维模型,应用Adams/Engine动力学仿真软件分析各影响因素对活塞环润滑性能的影响,包括在不同表面粗糙度、不同活塞环桶面高度和不同轴向厚度等因素,找出影响活塞环润滑性能的主要因素,以此为依据将现有气动马达活塞环进行结构优化,提出一种上下两环配合的新型组合式活塞环,并将新型活塞环与传统型活塞环进行润滑性能对比分析。活塞环-气缸套系统的气密性能对气动马达的整体性也有重大影响,在保证润滑性能为前提,对气动马达活塞环-缸套间的密封性能做了详细的研究。首先建立气体泄漏理论模型,以Range-Kutta数值分析的方法求出方程近似解,并以此为基础分析气缸内气体压力与活塞环开口处气体压力变化情况;然后应用MATLAB分析活塞环切口间隙以及曲轴转速对气体泄漏量大小的影响,得出活塞环开口间隙的大小是影响泄漏量的主要因素;最后对组合式活塞环密封性能分析、摩擦功耗分析,得出组合式活塞环在保证气密性的前提下,能有效减少摩擦功耗,对活塞环结构设计提供新的思路。
【关键词】：气动马达 活塞环 润滑理论 密封理论 组合式活塞环
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH138.51
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究目的及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.2.1 国外研究现状8-9
• 1.2.2 国内研究现状9-10
• 1.3 课题的提出及来源10-11
• 1.4 主要研究内容11-13
• 第二章 气动马达活塞环润滑理论13-25
• 2.1 活塞组运动理论13-15
• 2.2 活塞环缸套润滑理论15-19
• 2.2.1 润滑影响因素15-16
• 2.2.2 牛顿流体雷诺方程16-18
• 2.2.3 平均雷诺方程18-19
• 2.3 Reynolds边界条件19-20
• 2.4 润滑油油膜厚度分析20-22
• 2.4.1 油膜名义厚度20-21
• 2.4.2 油膜实际厚度21
• 2.4.3 油膜厚度平均值21-22
• 2.5 微凸起接触模型22-23
• 2.6 活塞环弹性接触应力23-24
• 2.7 本章小结24-25
• 第三章 活塞环润滑性能影响因素分析25-37
• 3.1 活塞系统模型的建立25-27
• 3.2 粗糙度对润滑的影响27-29
• 3.3 桶面参数对润滑性能的影响29-32
• 3.3.1 对油膜厚度和膜厚比影响30-31
• 3.3.2 对油膜压力影响31
• 3.3.3 对摩擦力和摩擦功耗的影响31-32
• 3.4 活塞环轴向高度对润滑性能的影响32-35
• 3.4.1 对油膜厚度和膜厚比影响33
• 3.4.2 对油膜压力影响33-34
• 3.4.3 对摩擦力和摩擦功耗的影响34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第四章 改进后活塞环润滑特性研究37-41
• 4.1 改进后结构形式37-38
• 4.2 新型活塞环润滑性能对比38-40
• 4.2.1 最小油膜厚度分布对比38-39
• 4.2.2 油膜压力分布对比分析39-40
• 4.2.3 摩擦功耗对比分析40
• 4.3 本章小结40-41
• 第五章 活塞环气体泄漏理论41-49
• 5.1 活塞缸套间相对运动41-42
• 5.2 气体泄漏分析及数学模型建立42-45
• 5.2.1 气体泄漏分析42-43
• 5.2.2 活塞环气体泄漏数学理论43-45
• 5.3 气体泄漏方程近似解45-46
• 5.4 计算结果与分析46-47
• 5.4.1 气室与活塞环开口处气体压力46
• 5.4.2 环断口间隙对泄漏量的影响46-47
• 5.4.3 曲轴转速对气体泄漏量的影响47
• 5.5 本章小结47-49
• 第六章 新型活塞环的密封性能研究49-53
• 6.1 新型活塞环结构及密封机理49-50
• 6.2 新型活塞环密封分析50-51
• 6.2.1 新型活塞环开口间隙处的漏气50
• 6.2.2 新型活塞环密封机理分析50-51
• 6.3 新型活塞环与传统活塞环密封性能对比分析51-52
• 6.3.1 模型参数设定51
• 6.3.2 结果对比分析51-52
• 6.4 本章小结52-53
• 结论与展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 攻读学位期间发表的学术论文及个人简历59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 程方启,刘鸣,姜明,吴琼,曹孔胜;内燃机缸套-活塞环润滑计算的研究进展[J];山东内燃机;2004年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 董悦;斯特林发动机活塞环密封材料寿命相关问题研究[D];兰州理工大学;2014年

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本文编号：506094