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基于各向同性假设的PTFE动密封性能的研究

廉志刚  
【摘要】:液压密封装置是液压系统的重要组成部分,液压密封性能的好坏将直接影响液压系统的性能。相比于静密封,动密封由于密封接触面处存在相对运动,其密封机理更加复杂。随着液压系统向高压高速化发展,液压动密封常出现失效现象,因此,若能建立准确的动密封模型,分析密封介质条件和密封材料物理特性对动密封性能的影响,为密封材料的优化与改进提供依据无疑具有一定的理论意义和应用价值。本文以液压摆动马达的缸套与动叶片处的PTFE密封环与O形橡胶圈构成的组合式动密封结构为例,在将PTFE看作各向同性材料的前提下,主要用弹性流体动力润滑数值计算方法研究了密封介质条件和密封材料物理特性对动密封性能的影响,并用流固耦合方法分析验证了应用弹性流体动力润滑理论所建立模型的正确性。首先,本文对组合式动密封的密封基本机理进行了探讨,分析了动密封过程中各部分结构产生的变形量,建立了密封结构各部分变形量的模型,在考虑密封接触面表面粗糙度的基础上通过各部分变形量计算出密封间隙的油膜厚度,进而建立了动密封泄漏量和粘性摩擦力的模型,分别计算并分析了不同密封介质条件和密封材料物理特性对密封间隙油膜厚度、动密封体积泄漏量和粘性摩擦力的影响关系,评估了动密封性能。其次,利用ADINA分别建立了结构模型和流体模型,进而建立了密封结构的流固耦合仿真分析模型,进一步计算并分析了不同密封介质条件和密封材料物理特性对动密封性能的影响关系,为验证弹性流体动力润滑数值方法结果的正确性奠定了基础。最后,分析了弹性流体动力润滑数值方法和流固耦合有限元分析方法两种计算方法的特点,并对两种方法的结果进行了对比分析,分析了结果的一致性与不一致性,利用流固耦合有限元方法的结果在一定程度上验证了弹性流体动力润滑数值方法结果的正确性。


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