平面静压微摩擦技术研究

发布时间：2017-08-05 23:11

  本文关键词：平面静压微摩擦技术研究

  更多相关文章： 静压支承 静压卸荷 微摩擦 密封 有限元分析

【摘要】：在现实生活中,任何人们都离不开摩擦,摩擦既有好的一面,也有坏的影响,尤其在重型机械设备中,摩擦带来很多难题,造成很大的浪费,所以摩擦问题的研究受到各国科学界和工业界的广泛重视。本文通过对静压支承和静压卸荷的研究,得出了新型静压卸荷的实现原理、理论基础、应用效果、优缺点等。结合静压支承和静压卸荷的技术难题、优缺点,大胆创新,采用了新的卸荷原理,有效解决了静压支承的不足,同样在应用上可以达到和静压支承相同效果,本课题的研究既在理论上有重要意义,又在工程实际方面具有很大的应用价值。本文从数学建模、物理建模入手,借助有限元分析,对各个零部件在实际工作过程中可能遇到的问题进行了非常详细的理论计算和仿真分析,最后为了验证方案的可行性,进行了一系列试验,并针对在实际应用中会出现的问题进行了解答。首先,根据静压支承和静压卸荷的原理和实现方法等进行了理论创新,采用了新的静压卸荷方法,建立了数学模型,在数学模型的基础上提出理论计算方法。其次,本课题的关键问题是密封,所以对密封进行了较为系统的分析与计算,分别对密封圈的密封原理、压缩率、失效形式和失效准则进行研究,从理论上证明方案的可行性。此外,对密封端面的特性进行了详细的研究,包括对密封圈的摩擦状态、密封圈的摩擦特性以及密封圈摩擦力的大小等。再次,对该系统的关键部分进行了有限元分析计算,尤其对橡胶密封圈的泄漏与否问题进行了详细的仿真分析。对于橡胶这种高度非线性材料,目前还没有成熟的计算公式,通过有限元分析软件ANSYS对橡胶密封圈进行非线性静力学仿真计算,可以真实的模拟工作环境,为理论计算提供了重要的参考。最后,对整体有限元分析计算的结果和理论计算结果进行了试验验证。设计了一整套试验设备,包括液压系统和试验装置。验证了理论计算和有限元分析计算的正确性,并且最终验证了当量摩擦系数可达到0.25%,卸荷效率可达到95%以上。本课题设计出了一整套计算理论和新静压卸荷的方法,并可以将其应用到多种液压机床导轨等大型机械设备中。同时,此方法还可用于大型重载物体平移搬迁,依靠新静压卸荷,可以降低滑移时的摩擦力,减小平移时的驱动功率,节省成本,减少环境污染。
【关键词】：静压支承 静压卸荷 微摩擦 密封 有限元分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH117.1;TH136
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题研究的背景及意义12
• 1.2 国内外发展现状12-15
• 1.3 课题主要研究内容和目标15-16
• 1.3.1 课题来源15
• 1.3.2 主要研究内容15-16
• 1.4 课题研究创新点16-18
• 第2章 静压微摩擦的原理及密封理论18-32
• 2.1 液体静压支承技术18-21
• 2.1.1 液压理论18
• 2.1.2 静压支承实现原理及方法18-19
• 2.1.3 液体静压支承承载理论19-20
• 2.1.4 节流器作用及种类20
• 2.1.5 静压支承的缺点及技术难题20-21
• 2.2 液体静压卸荷技术21-25
• 2.2.1 静压卸荷的实现原理及方法21
• 2.2.2 液体静压卸荷支承承载理论21-23
• 2.2.3 液体卸荷支承卸荷槽开设理论23-25
• 2.2.4 静压卸荷的缺点及难点25
• 2.3 密封结构形式25-26
• 2.4 密封圈的密封原理26-27
• 2.5 橡胶O形密封圈压缩率27
• 2.6 密封圈的失效准则及失效形式27-28
• 2.6.1 密封圈的失效准则27-28
• 2.6.2 密封圈的失效形式28
• 2.7 密封圈失效的预防措施28-29
• 2.8 本章小结29-32
• 第3章 密封圈端面特性分析32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 密封圈摩擦状态判断32-33
• 3.3 密封圈摩擦特性33-39
• 3.3.1 密封圈初始摩擦力的计算33-37
• 3.3.2 密封圈摩擦类型判断公式37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 平面静压微摩擦系统的有限元分析40-50
• 4.1 有限单元法概述40
• 4.2 有限元分析内容及目的40-41
• 4.3 有限元模型的建立41-43
• 4.3.1 几何模型的简化41-42
• 4.3.2 材料属性的定义42
• 4.3.3 单元的选择42-43
• 4.3.4 网格的划分43
• 4.3.5 约束及载荷43
• 4.4 静力分析43-48
• 4.4.0 O形圈静应力云图43-46
• 4.4.1 O形圈静应力结果分析46
• 4.4.2 实验装置静应力分析46-47
• 4.4.3 实验装置静应力结果分析47-48
• 4.5 动力学模态分析48
• 4.5.1 预应力模态云图显示48
• 4.5.2 预应力模态分析结果48
• 4.6 本章小结48-50
• 第5章 平面静压卸荷支承摩擦系数的实验研究50-66
• 5.1 测定摩擦系数实验一50-62
• 5.1.1 实验目的50-51
• 5.1.3 供油系统51
• 5.1.4 计算机控制系统51-55
• 5.1.5 电气调速系统55-59
• 5.1.6 实验结果59-62
• 5.2 测定摩擦系数实验二62-65
• 5.2.1 实验目的62-63
• 5.2.2 实验装置63-65
• 5.2.3 实验结果65
• 5.3 本章小结65-66
• 第6章 平面静压卸荷支承的实际应用66-76
• 6.1 引言66-67
• 6.2 试验机的工作原理67-69
• 6.3 减摩工作台的工作原理69-71
• 6.4 表面粗糙度对密封性能的影响71-72
• 6.5 表面形位误差对密封性能的影响72-73
• 6.6 静压卸荷的应用形式73-74
• 6.7 本章小结74-76
• 第7章 总结与展望76-78
• 7.1 总结76
• 7.2 展望76-78
• 参考文献78-82
• 导师及作者简介82-84
• 致谢84

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本文编号：627353