基于弹流固耦合的弹性液压密封增效设计

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1、分类号：TK01密级：(秘密、机密、绝密)学校代码：10057研究生学号：10816004基于弹流固耦合的弹性液压密封增效设计Efficiency-ReinforcementDesignStudyforElasticHydraulicSealingBasedonCoupledFluid，Deformation，andContactMechanicsAnalyses专业名称：机械制造及其自动化指导教师姓名：张付英教授研究生姓名：张东葛申请学位级别：工学硕士论文提交日期：2012年12月论文课题来源：

2、国家自然基金学位授予单位：天津科技大学天津科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果内容，也不包括为获得天津科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：．张存、蔼日期：2d；年弓月I乡日知识产权和专利权保护声明本人郑重声明：所呈交的论文是本

3、人在导师具体指导下并得到相关研究经费支持下完成的，其数据和研究成果归属于导师和作者本人，知识产权单位属天津科技大学；所涉及的创造性发明的专利权及使用权完全归天津科技大学所有。本人保证毕业后，以本论文数据和资料发表论文或使用论文工作成果时署名第一单位仍然为天津科技大学。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：苏存萄日期：别；年弓月侈曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，同意公布论文的全部

4、或部分内容，允许论文被查阅和借阅。本人授权天津科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密II(请在方框内打“√”)，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密f罚(请在方框内打“妒)。作者签名：导师签名：认辱’蔷孔H欠日期：zD7岁年；月侈日日期：20传年多月摘要密封的泄漏和磨损是引起密封失效的主要原因，密封泄漏不仅会造成整个系统的运动失常，工作效率降低，还会对环境产生影响。现在国内外的许多专家学者从理论和实践上对

5、液压往复密封的失效机理和泄漏原因进行了分析研究，取得了很多有价值的科研成果，在一定意义上也促进了弹性液压密封技术的发展和进步。本文首先对增效设计的理论、弹流固耦合的概念和方法、有限元分析进行了简单的阐述，提出了弹性液压密封技术存在的问题及未来的发展趋势。利用TRIZ理论中的理想解模块和物场模型的模块提出了弹性密封增效设计的理论和方法，为密封增效设计研究提供了指导，同时从结构参数和工作参数两个方面进行分析，对结构参数和工作参数进行优化，都是很好的增效设计原理。对Y型密封圈的密封原理、主要性能、主要失

6、效原因及解决措施做了全面分析研究，然后对弹性液压密封的密封机理，失效机理和增效机理分别进行了初步探索，针对具体的失效形式和失效影响因素，提出了相应的增效解决措施，为弹性液压密封的失效机理和增效机理研究提供了理论方法。建立了Y型弹性密封圈的有限元模型，运用有限元分析软件ANSYS对其进行了接触压力及变形分析，找出了接触压力随油压变化的关系，找出了Y型密封圈的密封性能与结构参数之间的变化规律，根据分析结果，对密封圈的工作参数和结构参数进行优化，得到了最优解。建立了弹性液压密封的数学计算模型，通过有限元

7、的分析计算和数学计算软件MATLAB编程得出计算结果，并绘制出了压力分布曲线、油膜厚度分布曲线、和剪应力分布曲线，计算出了泄漏量数值，确定了弹性密封圈优化设计的合理性。关键词：弹性液压密封；增效设计原理；有限元分析；优化设计ABSTRACTSealleakageandsealwearisthemaincauseofsealfailure，Sealleakagewillnotonlyresultinthemovementdisorderoftheentiresystem，reducingthewor

8、kefficiency,andalsohavinganimpactontheenvironment．Nowmanyexpelsandscholarsfromhomeandabroadstudyonthefailuremechanismofthehydraulicsealandleakagereasonsonthetheoryandpractice，mademanyachievementsinscientificresearch，inasense，alsocontributedtot