高压航空作动器用往复O形圈结构优化及疲劳寿命预测

发布时间：2023-03-04 15:01

　　往复密封是航空液压作动器的关键基础部件,广泛分布于飞机的升降舵、方向舵、起落架系统等各个部位,其质量的好坏,直接影响到航空航天飞行器的性能和安全。由于航空液压系统逐渐向高压、高速方向发展,以及往复密封件与配副间的频繁摩擦,使密封件磨损加剧,极大降低了作动器用往复密封的使用寿命。因此,开展高压下作动器用往复密封的密封机理及性能的研究对提高作动器寿命和可靠性具有重要意义。本文以往复密封O形圈作为研究对象,结合具体失效案例及工程实际,开展了高压下往复密封的静、动密封性能及结构优化研究,并对密封件的疲劳寿命进行研究预测。首先,根据往复O形密封圈的实际安装方式,利用有限元分析软件建立往复O形密封圈轴向推进及径向压缩两种模拟O形圈安装预压缩的有限元模型,对比分析发现,高压工况下,采用轴向推进预压缩有限元模型分析研究更为安全,基于此,确定本文研究模型均采用轴向推进预压缩有限元模型,并对安装结构参数进行优化分析。结合实际失效案例进行有限元分析方法的合理性验证,并揭示往复密封系统结构参数对O形圈运行工况的影响,并综合考虑结构参数、操作工况及安装状态等因素,利用正交方法对高压和超高压工况下的往复O形密封圈...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 往复密封材料本构模型研究现状
        1.2.2 往复密封数值模拟研究现状
        1.2.3 往复密封结构优化研究现状
        1.2.4 往复密封疲劳寿命研究现状
    1.3 存在的问题
    1.4 研究内容与技术路线
第2章 实际安装状态下O形圈力学特性分析
    2.1 引言
    2.2 O形圈实际安装预压缩模型建立
        2.2.1 几何模型
        2.2.2 材料参数
        2.2.3 网格划分及边界条件
    2.3 不同因素对O形圈安装过程性能影响分析
        2.3.1 不同预压缩模型的O形圈力学性能
        2.3.2 不同压缩率对安装预压缩性能的影响
        2.3.3 不同介质压力对安装预压缩性能的影响
    2.4 基于往复O形圈实际安装过程的结构参数优化
        2.4.1 安装过程O形圈性能演变
        2.4.2 影响因素分析及结构参数优化
    2.5 本章小结
第3章 静压工作状态下O形圈力学特性分析及优化
    3.1 引言
    3.2 往复O形密封圈实际使用失效案例分析
    3.3 往复O形圈密封系统结构优化方法及设计简介
        3.3.1 静密封分析模型建立
        3.3.2 正交试验方法简介
        3.3.3 正交试验设计
    3.4 往复O形圈密封性能影响因素分析
        3.4.1 高压21MPa下不同参数对O形密封圈性能影响
        3.4.2 超高压35MPa下不同参数对O形密封圈性能影响
        3.4.3 重要性能影响因素分析
    3.5 往复O形圈密封系统结构优化分析
        3.5.1 密封性能判定准则
        3.5.2 密封结构优化分析
    3.6 本章小结
第4章 往复工作状态下O形圈力学特性分析
    4.1 引言
    4.2 O形圈往复动密封有限元分析模型建立
        4.2.1 计算模型建立
        4.2.2 加载及边界条件设置
    4.3 O形圈往复动密封性能分析
        4.3.1 不同材料对密封性能影响
        4.3.2 不同压缩率对密封性能影响
        4.3.3 不同摩擦系数对密封性能影响
    4.4 本章小结
第5章 往复O形密封圈疲劳寿命预测
    5.1 引言
    5.2 橡胶密封圈疲劳寿命预测方法简介
    5.3 往复速度对O形圈疲劳寿命影响
        5.3.1 应变能释放率计算
        5.3.2 疲劳寿命预测分析
    5.4 交变介质压力对O形圈疲劳寿命影响
        5.4.1 交变介质压力计算模型建立
        5.4.2 应变能释放率计算
        5.4.3 疲劳寿命预测分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果



本文编号：3754494