分析液压冲击器迷宫密封的设计研究与仿真

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1、2010年6月机床与液压Jun．2010第38卷第12期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．38No．12DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．12．014液压冲击器迷宫密封的设计研究与仿真分析李传昌，杨国平(上海工程技术大学汽车工程学院，上海201620)摘要：针对液压冲击器密封泄漏问题，利用数值计算方法对活塞与中缸体的各种迷宫密封形式进行仿真研究，确定其流场和速度场分布，计算出各种迷宫形式的泄漏量，从而找出最优的迷宫设计方法以指导设计改进。关键词：液压冲击器；迷宫密封；泄漏量中图分类号：TH136文献标识码：A文章编号：lOO1—38

2、81(2010)12—037—3DesignandSimulationforLabyrinthSealofHydraulicImpactorLIChuanchang，YANGGuoping(ShanghaiUniversityofEngineeringScience，Shanghai201620，China)Abstract：Tosolvethesealleakageproblemofthehydraulicimpaetor，CFDmethodwasusedtosimulatethedifferenttypesoflabyrinthsealbetweenthepistonandthe

3、middlecylinderblocktoascertainthedistributionoftheflowfieldandvelocityfield．TheP'ak~gequalitiesofthedifferenttypesoflabyrinthsealwerecalculated．Theoptimaldesigncouldbefoundtoguidedesignandim-pmvementoflabyrinthsea1．Keywords：Hydraulicimpactor；Labyrinthseal；Leakagequality各国学者长期以来对迷宫密封做了广泛而深入的有两段间

4、隙密封，分别是前腔与中腔、后腔与中腔之研究，取得了大量有意义的成果。其工作主要集中在间的液压密封。其结构与位置如图1所示。迷宫密封泄漏量的计算及密封性能影响因素的分析其中前腔是高压腔，其压力一般在18MPa左右，上，所用的方法主要有热力学分析方法、计算流体力中间的常压腔压力一般在0．3MPa左右，后腔的高压学数值分析方法以及泄漏量测量和流动显示等实验研油压力在16MPa与0．3MPa之间交替转换，利用其究方法⋯。中的面积差及氮气室的蓄能推动活塞往复运动，进而在液压冲击器中，中缸体与活塞之间是轴向往复以较大的动能冲击钎杆，钎杆以较大的冲击能打击待运动，采用迷宫密封，既能保证活塞的径向平

5、衡，防破碎体。活塞与中缸体之问合适的间隙宽度与良好的止磨损延长使用寿命，又能起到很好的密封作用，阻密封形式对正常持久的工作至关重要，迷宫密封在其止不必要的能量损失，达到节能环保的作用。作者在中主要有两个作用：(1)环形的密封槽起到平衡槽分析液压冲击器工作原理的基础上，设计出不同的活的作用，使活塞与中缸体有很好的同轴性，活塞与缸塞与中缸体的迷宫密封形式，并对其内部流体进行体之间存在一定的均匀间隙，防止它们之间的摩擦磨CFD分析处理，得出相对良好的密封形式。损，起到良好的隔离作用；(2)利用较小的环形间1往复活塞在液压破碎锤中的间隙密封隙产生的流体压力降来达到密封的作用，同时通过若干个在

6、槽道内的湍流进一步消耗能量降低压力，起到很好的能量阻隔效果。2不可压缩薄膜数学模型的建立(1)密封间隙雷诺数的计算。不可压缩薄膜流从层流过渡到紊流，层流计算的1一氮气室2一配流换向阀3一后腔4一迷宫密封数学模型以及紊流计算的数学模型均与流体雷诺有5一中腔6一迷宫密封7一前腔8一活塞9一钎杆关，过渡一般用雷诺数舶表征，流体的流动参数图1液压破碎锤的结构及间隙密封位置(几何形状、压力、速度和黏度)通过雷诺方程相互以国外某品牌液压破碎锤为例，运动活塞在其中关联。考虑含有密度P和动力黏度卵(或运动黏度收稿日期：2009—06—08基金项目：国家自然科学基金资助项目(50975169／E050

7、603)；上海高校知识创新工程(085工程)建设资助项目(JZ0901)作者简介：李传昌(1982一)，男，江苏连云港人，在读硕士，研究方向为机电液一体化设计，车辆液压与控制技术。电话：13641636559，E—mail：lichuanchang@126．con。·38·机床与液压第38卷=叩)、以匀速瓦流动的流体间隙为h的密封间口)流到较低压力P处，在数目为n的节流口中，隙，其雷诺数定义为压力能转换成速动能，每当流过一个节流口时，在下一个空腔压力作用下