液壓缸可控變間隙密封關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、液壓缸是最典型、應(yīng)用最廣泛的液壓執(zhí)行元件。傳統(tǒng)的液壓缸主要采用密封圈實(shí)現(xiàn)密封，能保證足夠的液壓缸的容積效率。但存在的問(wèn)題是密封圈易破損且摩阻特性嚴(yán)重影響液壓缸高速性能。研究人員往往通過(guò)密封材料和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)來(lái)改善這一狀況，但沒(méi)有從根本上解決摩擦和泄漏之間的矛盾。德國(guó)Haenchen公司研制出采用恒間隙密封技術(shù)的低摩擦高速液壓缸。這種恒間隙密封液壓缸具有摩擦小、速度快等特點(diǎn)。但內(nèi)泄漏始終存在，且隨工作壓力升高液壓缸容積效率明顯降低。恒間隙密

2、封液壓缸存在密封性能與工作壓力之間的矛盾。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文以實(shí)驗(yàn)室的前期實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以提高間隙密封液壓缸容積效率和高速性能為主要目標(biāo)，探討研究液壓缸間隙密封及液壓支撐面織構(gòu)潤(rùn)滑理論，提出了一種自適應(yīng)變間隙的技術(shù)方案。主要研究工作如下:
　　1、針對(duì)密封圈式液壓缸和恒間隙密封液壓缸存在的問(wèn)題，提出了一種薄殼結(jié)構(gòu)的自補(bǔ)償變間隙密封液壓缸。對(duì)變間隙密封的補(bǔ)償機(jī)理、補(bǔ)償效果和自適應(yīng)性進(jìn)行了研究，建立了流場(chǎng)中活塞唇邊的受載分析

3、模型，推導(dǎo)出活塞唇邊各點(diǎn)徑向變形量的計(jì)算方法，為設(shè)計(jì)和制造提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　2、研究了變間隙液壓缸活塞結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法，并結(jié)合工程應(yīng)用，進(jìn)行了開發(fā)設(shè)計(jì)。分析了唇邊長(zhǎng)度和厚度改變對(duì)活塞唇邊變形的影響，確定了合適的唇邊長(zhǎng)度和厚度的選擇范圍。針對(duì)同一唇邊尺寸，提出三種不同的活塞結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)研究對(duì)比，確定了密封效果最好的活塞結(jié)構(gòu)。
　　3、針對(duì)工程應(yīng)用，提出了一種變間隙密封結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型，構(gòu)建了間隙流量的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算

4、方法，為液壓缸自補(bǔ)償變間隙密封的設(shè)計(jì)提供了有效的方法。同時(shí)，全面分析了活塞偏心、油液壓縮性、粘度變化、油液熱膨脹性等因素對(duì)間隙流量的影響。
　　4、對(duì)織構(gòu)潤(rùn)滑機(jī)理、形貌表征方法及其關(guān)鍵要素進(jìn)行了分析，研究了液壓支撐面織構(gòu)潤(rùn)滑設(shè)計(jì)理論和實(shí)現(xiàn)途徑，提出了一種帶溝槽的菱形織構(gòu)作為缸筒內(nèi)壁的織構(gòu)單元，并設(shè)計(jì)出溝槽斷面和織構(gòu)單元的形貌。為有效地改善液壓缸缸筒和活塞之間的摩阻特性，確定了單元疏密程度、溝槽深度、以及溝槽深寬比的選擇原則，同時(shí)提