本文關鍵詞：伺服液壓缸密封特性及摩擦力影響的仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：伺服液壓缸作為伺服控制技術的終端執(zhí)行機構，在伺服控制技術中扮演了一個至關重要的角色。為實現(xiàn)系統(tǒng)高響應、高輸出的工作要求，伺服液壓缸往往工作在高頻重載的惡劣環(huán)境之中，因此，其性能的優(yōu)劣直接決定著整個伺服系統(tǒng)的動靜態(tài)品質和運行精度。與普通液壓缸相比較，伺服液壓缸需要滿足高頻大負載要求，需要維持最低的泄漏量以達到保護環(huán)境節(jié)約能源的目的。于是，摩擦力與泄漏成了衡量一款伺服液壓缸性能指標的重要參數。摩擦力主要發(fā)生的伺服液壓缸的密封處，泄漏也往往是因為密封不良，因此在伺服液壓缸的設計中，密封方式的設計與選型成為一個重要的研究方向。 本課題圍繞伺服液壓缸活塞桿密封，展開了從結構設計到理論分析到建模仿真再到性能對比的一系列研究。主要研究內容可以分一下幾點陳述： 首先，針對采用同軸組合密封不能滿足設計要求這一問題，提出以雙圓錐靜壓軸承作為主體，輔以迷宮密封作為封油邊的新型活塞桿密封，嘗試利用雙圓錐靜壓軸承的徑向承載能力作為活塞桿支撐，利用迷宮密封的容積突擴效應降低外泄的壓力油壓力，利用迷宮凹槽產生的渦流降低密封間隙層流區(qū)的流速進而降低泄漏量，并且理論論證了其可行性。 其次，確定雙圓錐靜壓軸承和迷宮密封的具體結構，首先根據分析形成圓錐靜壓軸承的結構參數，包括能夠影響支撐效果的的長徑比和錐度等。其次確定了迷宮密封的密封間隙大小，然后通過CFD方法選取合適的迷宮凹槽尺寸和迷宮凹槽個數。在選取迷宮凹槽尺寸時，遵循能夠產生有效渦流的原則，在選取迷宮凹槽個數時遵循盡可能降低泄漏又不至于造成復雜結構的原則。 再次，為了驗證雙圓錐靜壓軸承迷宮密封這種活塞桿密封的密封效果，采用CFD方法進行差別化仿真，分別分析了密封在不同速度、不同工作位和壓力以及不同偏心量情況下的泄漏量和摩擦力問題。仿真結果表明，處于全流體潤滑階段的活塞桿密封形成了可靠地徑向支撐力，其摩擦力只受粘滯摩擦力影響，與速度成正比，數值很小，與偏心量關系不大。而泄漏量會因為壓差的大小不同而變化明顯，此外在相同壓力條件下對于偏心量最為敏感。 最后，通過理論計算和實測相互比較的方式，確定了同軸組合密封的摩擦力；通過分析CFD仿真結果確定了雙圓錐靜壓軸承迷宮密封的摩擦力大小，，然后分別建立AMESim模型進行仿真分析。結果表明，采用雙圓錐靜壓軸承迷宮密封的伺服液壓缸在低速穩(wěn)定性、動態(tài)響應速度等方面得到顯著改善，驗證了設計的可行性。
【關鍵詞】：伺服液壓缸 活塞桿密封 圓錐靜壓軸承 迷宮密封 摩擦力 計算流體動力學 仿真
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH137.51
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 伺服液壓缸的發(fā)展11
• 1.2 伺服液壓缸密封形式及國內外發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.3 課題的研究意義與研究內容15-17
• 第2章 低摩擦伺服液壓缸密封結構形式及其特性分析17-29
• 2.1 低摩擦伺服液壓缸密封結構設計17-18
• 2.2 圓錐靜壓支撐結構和機理分析18-21
• 2.3 迷宮密封的結構和機理分析21-23
• 2.3.1 迷宮密封結構形式21-22
• 2.3.2 迷宮密封的密封原理和均壓作用22-23
• 2.4 活塞桿密封泄漏量分析23-26
• 2.4.1 相對固定同心環(huán)縫泄漏量分析23
• 2.4.2 相對固定偏心環(huán)縫泄漏量分析23-25
• 2.4.3 相對運動環(huán)縫泄漏量分析25-26
• 2.5 摩擦力模型與非接觸密封摩擦力分析26-28
• 2.6 本章小結28-29
• 第3章 伺服液壓缸迷宮封油邊尺寸設計與仿真分析29-40
• 3.1 計算流體力學概述29-30
• 3.1.1 計算流體力學的特點29-30
• 3.1.2 計算流體動力學的工作步驟30
• 3.2 流體力學基礎知識30-33
• 3.2.1 流體的流動狀態(tài)判斷30-32
• 3.2.2 流體運動控制方程32-33
• 3.3 伺服液壓缸迷宮封油邊尺寸設計33-39
• 3.3.1 迷宮平衡槽尺寸設計33-36
• 3.3.2 迷宮平衡槽數目設計36-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第4章 迷宮密封雙圓錐靜壓軸承流場模型建立與仿真分析40-63
• 4.1 幾何模型的建立和網格劃分40-44
• 4.1.1 密封流場模型建立40-41
• 4.1.2 Gambit 模型網格劃分41-43
• 4.1.3 網格檢查43-44
• 4.1.4 邊界條件設置44
• 4.2 流場壓力分析44-48
• 4.3 泄漏量仿真分析48-56
• 4.3.1 速度對泄漏量的影響50-55
• 4.3.2 偏心對泄漏量的影響55-56
• 4.4 粘性摩擦力仿真分析56-59
• 4.5 承載力分析59-62
• 4.6 本章小結62-63
• 第5章 迷宮密封雙圓錐靜壓支撐伺服液壓缸特性分析63-77
• 5.1 AMESim 軟件簡介63
• 5.2 同軸組合密封和迷宮密封錐式靜壓軸承摩擦力模型分析63-68
• 5.2.1 同軸組合密封摩擦力分析63-67
• 5.2.2 迷宮密封圓錐靜壓支撐摩擦力分析67-68
• 5.3 兩種伺服液壓缸建模仿真與分析68-76
• 5.3.1 伺服液壓缸系統(tǒng)模型68-69
• 5.3.2 伺服液壓缸系統(tǒng)仿真結果69-76
• 5.4 本章小結76-77
• 結論77-79
• 參考文獻79-83
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果83-84
• 致謝84-85
• 作者簡介85

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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  本文關鍵詞：伺服液壓缸密封特性及摩擦力影響的仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：354742