液压缸可控变间隙密封关键技术研究.docx

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1、液压缸可控变间隙密封关键技术研究液压缸是最典型、应用最广泛的液压执行元件。传统的液压缸主要采用密封圈实现密封,能保证足够的液压缸的容积效率。但存在的问题是密封圈易破损且摩阻特性严重影响液压缸高速性能。研究人员往往通过密封材料和结构的改进来改善这一状况,但没有从根本上解决摩擦和泄漏之间的矛盾。德国Haenchen公司研制出采用恒间隙密封技术的低摩擦高速液压缸。这种恒间隙密封液压缸具有摩擦小、速度快等特点。但内泄漏始终存在,且随工作压力升高液压缸容积效率明显降低。恒间隙密封液压缸存在密封性能与工作压力之间的矛盾。针对上述问题,本文以实验室的

2、前期实验为基础,以提高间隙密封液压缸容积效率和高速性能为主要目标,探讨研究液压缸间隙密封及液压支撑面织构润滑理论,提出了一种自适应变间隙的技术方案。主要研究工作如下:1、针对密封圈式液压缸和恒间隙密封液压缸存在的问题,提出了一种薄壳结构的自补偿变间隙密封液压缸。对变间隙密封的补偿机理、补偿效果和自适应性进行了研究,建立了流场中活塞唇边的受载分析模型,推导出活塞唇边各点径向变形量的计算方法,为设计和制造提供了理论依据和技术支持。2、研究了变间隙液压缸活塞结构的优化方法,并结合工程应用,进行了开发设计。分析了唇边长度和厚度改变对活塞唇边变形

3、的影响,确定了合适的唇边长度和厚度的选择范围。针对同一唇边尺寸,提出三种不同的活塞结构形式,通过研究对比,确定了密封效果最好的活塞结构。3、针对工程应用,提出了一种变间隙密封结构的简化模型,构建了间隙流量的数学模型和计算方法,为液压缸自补偿变间隙密封的设计提供了有效的方法。同时,全面分析了活塞偏心、油液压缩性、粘度变化、油液热膨胀性等因素对间隙流量的影响。4、对织构润滑机理、形貌表征方法及其关键要素进行了分析,研究了液压支撑面织构润滑设计理论和实现途径,提出了一种带沟槽的菱形织构作为缸筒内壁的织构单元,并设计出沟槽断面和织构单元的形貌。

4、为有效地改善液压缸缸筒和活塞之间的摩阻特性,确定了单元疏密程度、沟槽深度、以及沟槽深宽比的选择原则,同时提出了缸筒内壁表面织构加工的实施措施。5、结合变间隙液压缸的开发需求,研制了液压缸测试系统平台,对液压缸的性能进行测试。采用直接测量法、间接测量法,分别对静态内泄漏量、动态内泄漏量进行测量。通过测试验证所进行的理论研究的正确性。