【摘要】：負載敏感多路閥是工程機械、礦山機械、港口機械等行業(yè)液壓系統(tǒng)的核心控制元件,其O形圈密封與螺紋連接裝配質(zhì)量的好壞直接影響多路閥產(chǎn)品密封可靠性。盡管國內(nèi)在多路閥設(shè)計層面有相應的密封標準可循,但由于實際多路閥裝配時沒有科學的擰緊力設(shè)計方法,主要依靠試驗,無法保證裝配質(zhì)量的一致性,導致多路閥在使用周期內(nèi)發(fā)生密封失效,尤其是當內(nèi)部處于高壓工況時更易發(fā)生泄漏。因此,針對閥類裝配中的O形圈密封性能進行研究,優(yōu)化螺栓連接的各螺母裝配工藝使得多路閥整體結(jié)構(gòu)達到預期的密封效果,對多路閥擰緊質(zhì)量與密封可靠性的提高具有重要意義�；贠形圈接觸應力均勻分布假設(shè),通過研究閥類產(chǎn)品O形圈裝配密封結(jié)構(gòu)力學分析問題的解耦策略,針對閥片與O形圈裝配密封模型幾何結(jié)構(gòu),提出了基于剛?cè)岱种蔚拈y類產(chǎn)品O形圈裝配變形分析方法,將閥類密封結(jié)構(gòu)拆解為相互獨立的兩部分:偏柔性(非線性)的扇區(qū)切分O形圈-閥片密封模型和偏剛性(線性)的閥片-螺栓裝配體模型,利用O形圈-閥片接觸信息進行兩個模型之間相互作用的傳遞。提出了一種基于扇區(qū)切分的O形圈密封三維有限元模型的建立方法,考慮O形圈兩邊相鄰閥片密封端面之間不發(fā)生接觸的最大流體壓力工況,結(jié)合閥類零件O形圈溝槽和O形圈的同心軸對稱結(jié)構(gòu),對O形圈整體模型進行扇區(qū)切分獲取O形圈密封三維分析模型;通過面積加權(quán)求解O形圈整圈的接觸壓力,獲得了 O形圈-閥片接觸信息,為后續(xù)閥片-螺栓-O形圈變形量公式的建立提供了必要條件。提出了一種面向最優(yōu)預緊力分配的閥片-螺栓裝配體模型構(gòu)建方法,使用等效均勻壓強載荷代替O形圈對閥類產(chǎn)品的接觸壓力,通過調(diào)整裝配體模型中不同螺栓的預緊力,可使得裝配體模型中的O形圈接觸應力在圓周方向上實現(xiàn)均勻分布。提出了一種基于變形協(xié)調(diào)的閥類產(chǎn)品螺栓擰緊工藝規(guī)劃方法。通過詳細分析閥類密封結(jié)構(gòu)的受力變形,提出了閥片-螺栓-O形圈變形協(xié)調(diào)公式和兩個變形協(xié)調(diào)修正系數(shù)及其計算方法,實現(xiàn)了扇區(qū)切分O形圈密封模型和閥片-螺栓裝配體模型中的變形協(xié)調(diào)。結(jié)合接觸壓強峰值-O形圈變形率關(guān)系擬合與變形率變動范圍,獲得最大內(nèi)部流體壓強下滿足密封條件的最小O形圈變形率,并通過扇區(qū)切分O形圈密封模型得到此變形率下的O形圈與閥片接觸信息,代入閥片-螺栓-O形圈變形公式得到各螺栓平均預拉伸長度。根據(jù)閥片上表面與螺栓接觸區(qū)域的相對位移值、各螺栓的拉緊力以及各螺栓的平均擰緊長度,求解各螺栓擰緊轉(zhuǎn)角值,實現(xiàn)了閥片與O形圈接觸區(qū)域變形均勻目標下的螺栓擰緊工藝規(guī)劃。以某型號片式負載敏感多路閥的擰緊裝配為例,將本文提出的閥類產(chǎn)品O形圈密封裝配模型構(gòu)建與變形協(xié)調(diào)方法應用于多路閥的擰緊裝配工藝規(guī)劃中,通過調(diào)整預緊力的分配,最終使得O形圈與閥片接觸面節(jié)點Z方向位移最大最小值的差值從0.1416mm降到了 0.0435mm,改善了 O形圈接觸應力分布的均勻度;最后根據(jù)螺栓拉緊力計算各螺栓預拉伸長度,確定了多路閥螺栓螺母擰緊轉(zhuǎn)角的較優(yōu)取值,為多路閥螺栓擰緊工藝的制定提供科學依據(jù)。
【圖文】：

第１章緒論逡逑１．１研究背景及意義逡逑負載敏感多路閥（如圖１－１所示）是工程機械、礦山機械、港口機械等行業(yè)液壓系逡逑統(tǒng)的核心控制元件，其作用是控制液壓管路的通斷［１］。片式多路閥由螺紋連接串聯(lián)裝配，逡逑其閥片多達８？１２片，在多路閥使用周期內(nèi)發(fā)生的片間泄漏甚至噴油５０％以上由螺紋連逡逑接失效導致［２］。螺紋連接裝配質(zhì)量的好壞直接影響多路閥產(chǎn)品的可靠性［３］，然而由于多逡逑路閥工作時內(nèi)部處于高壓工況，盡管在設(shè)計層面有相應的密封標準可循，泄漏問題依然逡逑難以得到完全的控制。液壓閥工作時內(nèi)部油壓很高，一般使用０形圈來實現(xiàn)密封［４］［５］。逡逑圖１－２為常用的丁腈橡膠Ｏ形密封圈。逡逑＿栜逡逑圖１－１某片式負載敏感多路閥實物圖邐圖１－２邋丁腈橡膠Ｏ形圈逡逑０形圈在油壓作用下變形，與被密封表面的接觸壓力增大，使其具有自密封特性，逡逑特別適合油壓變動頻率較高的液壓閥密封［６］。圖１－３為某型號片式負載敏感多路閥Ｏ形逡逑圈密封裝配圖：逡逑圖１－３片式負載敏感多路閥０形圈密封裝配圖逡逑１逡逑

第１章緒論逡逑１．１研究背景及意義逡逑負載敏感多路閥（如圖１－１所示）是工程機械、礦山機械、港口機械等行業(yè)液壓系逡逑統(tǒng)的核心控制元件，其作用是控制液壓管路的通斷［１］。片式多路閥由螺紋連接串聯(lián)裝配，逡逑其閥片多達８？１２片，在多路閥使用周期內(nèi)發(fā)生的片間泄漏甚至噴油５０％以上由螺紋連逡逑接失效導致［２］。螺紋連接裝配質(zhì)量的好壞直接影響多路閥產(chǎn)品的可靠性［３］，然而由于多逡逑路閥工作時內(nèi)部處于高壓工況，盡管在設(shè)計層面有相應的密封標準可循，泄漏問題依然逡逑難以得到完全的控制。液壓閥工作時內(nèi)部油壓很高，，一般使用０形圈來實現(xiàn)密封［４］［５］。逡逑圖１－２為常用的丁腈橡膠Ｏ形密封圈。逡逑＿栜逡逑圖１－１某片式負載敏感多路閥實物圖邐圖１－２邋丁腈橡膠Ｏ形圈逡逑０形圈在油壓作用下變形，與被密封表面的接觸壓力增大，使其具有自密封特性，逡逑特別適合油壓變動頻率較高的液壓閥密封［６］。圖１－３為某型號片式負載敏感多路閥Ｏ形逡逑圈密封裝配圖：逡逑圖１－３片式負載敏感多路閥０形圈密封裝配圖逡逑１逡逑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH136

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本文編號：2691700