3千吨级力-位移伺服液压缸关键技术研究

发布时间：2017-06-09 09:19

  本文关键词：3千吨级力-位移伺服液压缸关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文利用有限元软件ABAQUS及网格重划技术对O型密封圈在往复直线滑移下的密封进行了非线性分析,有效的解决了由于网格畸变而产生的非线性收敛问题,对伺服液压缸的内泄漏及O型密封圈的疲劳预测做了定量研究。 本文分析了不同介质压力、密封圈的压缩量、摩擦系数、液压缸的动作工况等多种因素对泄漏量的影响。此外,还通过求解得出密封界面中的流体压力,利用弹性流体动压模型计算密封界面的油膜厚度,以确定往复密封所产生的泄漏量。然后,利用断裂力学裂纹扩展法和FEMFAT疲劳寿命软件对O型密封圈进行了寿命预测。 本文首先对伺服液压缸密封圈进行全面的接触非线性有限元分析,根据密封圈的实际工作情况,模拟了在不同介质压力、压缩量、摩擦系数、密封间隙及沟槽半径下的受载情况。研究了在上述不同情况下结构应力及接触应力变化规律。为O型密封圈的选用及计算提供了一定的参考依据。 其次,对伺服液压缸动态加载下的泄漏进行了分析。运用流体的一维雷诺方程推导出了往复密封下液压缸泄漏量的公式。根据弹性流体动压模型,通过求解得出密封间隙中的流体压力,计算了液压缸密封间隙中的油膜厚度,确定了伺服液压缸往复密封的泄漏量。 最后,利用断裂力学裂纹扩展法和疲劳分析软件FEMFAT对O型密封圈进行了疲劳性能研究,考虑O型密封圈在多种因素的影响下,计算和分析了O型密封圈的安全系数和疲劳寿命。并将两种预测方法的结果进行对比。 通过对O型密封圈的研究,本文阐述了所取得的主要成果。对0型密封圈的设计改进和正确选型具有相当的实用价值,同时,也为以后相似产品的研究提供了参考。
【关键词】：密封 非线性 泄漏 O型密封圈 疲劳
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 引言12-15
• 1.1.1 支座试验机液压缸简介12-13
• 1.1.2 伺服缸密封装置分类13
• 1.1.3 密封装置性能的影响因素13-14
• 1.1.4 O型密封圈14-15
• 1.2 密封圈性能的国内外研究现状15-18
• 1.2.1 密封圈国外研究现状15-16
• 1.2.2 密封圈国内研究现状16-18
• 1.3 本课题研究的主要内容及意义18-20
• 1.3.1 论文研究的主要内容18-19
• 1.3.2 论文研究的意义19-20
• 第2章 相关技术方法及软件介绍20-32
• 2.1 ABAQUS非线性有限元软件简介20-22
• 2.1.1 ABAQUS简介及主要功能20-21
• 2.1.2 ABAQUS主要模块及分析流程21-22
• 2.2 接触问题的有限元方法22-23
• 2.3 网格重划技术23-27
• 2.3.1 橡胶单元网格的变化特点23-25
• 2.3.2 网格重划的基本过程25-27
• 2.4 橡胶材料性质27-30
• 2.4.1 橡胶材料的几何非线性27
• 2.4.2 橡胶材料的材料非线性27-28
• 2.4.3 橡胶材料的超弹性理论28-30
• 2.5 疲劳后处FEMFAT简介30-32
• 第3章 伺服液压缸橡胶密封圈的有限元数值模拟32-49
• 3.1 概述32
• 3.2 密封圈的自紧密封原理32-33
• 3.3 密封圈有限元建模33-37
• 3.3.1 橡胶密封圈基本结构33-34
• 3.3.2 橡胶密封圈基本假设34-35
• 3.3.3 模型建立35-37
• 3.4 O型密封圈静态密封结果分析37-47
• 3.4.1 介质压力对密封圈性能的影响37-40
• 3.4.2 压缩量对密封圈性能的影响40-42
• 3.4.3 摩擦系数对密封圈性能的影响42-44
• 3.4.4 密封间隙对密封圈性能的影响44-46
• 3.4.5 不同沟槽半径对密封圈性能的影响46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 伺服液压缸动态加载下的泄漏分析49-58
• 4.1 密封圈往复密封原理49
• 4.2 弹性流体动压模型49-51
• 4.3 伺服液压缸工作状态51
• 4.4 伺服液压缸泄漏量计算51-55
• 4.5 泄漏量分析55-57
• 4.5.1 压缩量对油膜厚度的影响55
• 4.5.2 摩擦系数对油膜厚度的影响55-56
• 4.5.3 不同状态下对伺服缸泄漏量的影响56-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第5章 O型密封圈疲劳性能研究58-79
• 5.1 疲劳寿命的基本概念58-61
• 5.1.1 疲劳的基本定义58-59
• 5.1.2 疲劳破坏的影响因素59-60
• 5.1.3 疲劳破坏的分类60-61
• 5.2 预测橡胶疲劳寿命方法61-63
• 5.2.1 断裂力学法61-62
• 5.2.2 S/N曲线法62-63
• 5.3 基于断裂力学裂纹扩展法的橡胶密封圈疲劳寿命预测63-71
• 5.3.1 密封圈等效应力的计算64-68
• 5.3.2 橡胶密封圈应变能计算68-69
• 5.3.3 O型橡胶密封圈的疲劳寿命预测69-71
• 5.4 基于FEMFAT的橡胶密封圈疲劳寿命预测71-78
• 5.4.1 橡胶材料性能参数71-72
• 5.4.2 O型密封圈载荷参数72-73
• 5.4.3 疲劳计算和结果分析73-78
• 5.5 本章小结78-79
• 结论与展望79-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-87
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果87

【参考文献】

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本文编号：435025