液压摆动马达中动密封油膜厚度计算研究.pdf

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1、机械工程师MECHANICAt．ENGINEER液压摆动马达中动密封油膜厚度计算研究李琴-，贾倬：(1．山西机电职业技术学院机械工程系，山西长治046011i2．中北大学机械与动力学院，太原030051)摘要：在研究了液压执行元件运动时动密封油膜厚度的计算方法。建立了密封结构的数学模型，并通过计算各个液压元件运动时发生的变形大小得出密封间隙中油膜的厚度。数学模型主要考虑密封压力、元件之间相对运动速度和密封油膜的物理性质．经过计算分析得出各参数对密封效果的影响。关键词：动密封：油膜、相对运动中图分类号：TB42文献标志码：A文章编号：1002～2333(2016)06—00

2、96—03RResearchonFilmThicknessofHydraulicServoSwingMotorUQinl，JIAZhu02(1．CollegeofMechanicalEngineering,ShanxiInstituteofMechanical＆ElectricalEngineering，Changzhi046011，China；2．SchoolofMechanicalandDynamic，NoahUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Thispaperstudiesthefilmthicknesso

3、fdynamicsealsinswingmotor．Themathematicalmodelofsealstructureisestablished．Thefilmthicknessinsealinggapisobtainedbycalculatingthedeformationofeachpart．Themathematicalmodeltakesintoaccountofthefactorssuchassealingpressure，relativemovementvelocityaswellasthephysicalcharacteristicsoftheseali

4、ng．Keyword：dynamicsealing；filmthickness；relativemovement0引言液压传动技术被广泛应用于各行各业中，液压系统中密封可靠性直接影响着液压系统的整体工作性能。目前液压系统中采用的密封方式有密封圈密封、油膜密封。密封效果的好坏主要依靠经验判断，缺乏统一的评判方法和标准。液压系统密封性能研究开始于20世纪，在20世纪60年代迅猛发展。在1944年和1947年之间White和Denny研究往复密封件并进行了相关实验，取得了突破性进展。直到20世纪60年代，Swales和Dowso[4-5l结合基于弹性流体动力润滑理论并进行了实验

5、和理论推测，使得液压密封件得到了进一步的研究发展。本文中首先依据弹性流体动力润滑理论建立了密封结构的数学模型，建立模型过程中充分考虑了密封环境和物理性质对密封性能的影响，然后探讨了各个物理量对密封间隙处的油膜厚度的影响。1动密封数学模型的建立J．J密封结构本研究以摆动马达动密封结构为例建立数学模型。摆动马达的结构如图1所示，在叶片1和马达壳体2之间采用油膜进行动密封，减少油液的泄漏，其中密封装置为组合密封(由密封环和0型圈组成)，如图2所示。密封环的材料为聚四氟乙烯，0型圈材料为尼龙橡胶。1．2弹性流体动力润滑理论油膜设计是液压马达设计的关键，油膜在马达工作基金项目：20

6、15年度山西机电职业技术学院横向课题(JKY一15006)过程中起着密封、润滑以及传递运动和力的作用，油膜厚度直接影响着液压马达的机械效率、容积效率、温升和磨损。其中，对容积效率的影响关系为国l熊Zlq“^3△po弹性流体动力润滑是指摩擦表面间的摩擦和流体润滑膜的厚度取决于摩擦表面材料的弹性变形及润滑剂流变特性的润滑。密封间隙油膜厚度主要和密封压力、相对运动速度有关。联‘图1摆动马达结构1．nt-J}f2．马达壳体图2摆动马达密封结构因此，油膜厚度计算方一一～法采用雷诺兹方程。假设油膜状态非常稳定，动密封结构可以简化为一维模型，一维雷诺兹方程表达式为_d(ph3dp)：6

7、V坐丝O(1)一一＼■，dy叼dydy96l2016年第6期网址：wwwjxgcs．com电邮：hrbengineer@163．COrn机械工程师—一II—————————一MECHANICALENGINEER式中：^为密封间隙的油膜厚度；V为相对滑动速度；Jp为液压油密度；田为液压油动力黏度。1．3运动边界条件由于Z--O时，v=V；z=^时，v=O，因此速度梯度为dF2=一ha口V——=——‘—L一——o以2na7h液体油膜润滑时有黏性的剪切应力为却驴叼’i。将其带入式(1)中，油膜厚度的边界剪切应力为劳∥一号考一半一静。