液壓缸可控變間隙密封關(guān)鍵技術(shù)研究

液壓缸可控變間隙密封關(guān)鍵技術(shù)研究液壓缸是最典型、 應(yīng)用最廣泛的液壓執(zhí)行元件。 傳統(tǒng)的液壓缸主要采用密封圈實(shí)現(xiàn)密封 , 能保證足夠的液壓缸的容積效率。但存在的問題是密封圈易破損且摩阻特性嚴(yán)重影響液壓缸高速性能。 研究人員往往通過密封材料和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)來改善這一狀況 , 但沒有從根本上解決摩擦和泄漏之間的矛盾。德國 Haenchen公司研制出采用恒間隙密封技術(shù)的低摩擦高速液壓缸。 這種恒間隙密封液壓缸具有摩擦小、 速度快等特點(diǎn)。但內(nèi)泄漏始終存在 , 且隨工作壓力升高液壓缸容積效率明顯降低。恒間隙密封液壓缸存在密封性能與工作壓力之間的矛盾。針對上述問題 , 本文以實(shí)驗(yàn)室的前期實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ) , 以提高間隙密封液壓缸容積效率和高速性能為主要目標(biāo) , 探討研究液壓缸間隙密封及液壓支撐面織構(gòu)潤滑理論 , 提出了一種自適應(yīng)變間隙的技術(shù)方案。主要研究工作如下 :1 、針對密封圈式液壓缸和恒間隙密封液壓缸存在的問題 , 提出了一種薄殼結(jié)構(gòu)的自補(bǔ)償變間隙密封液壓缸。對變間隙密封的補(bǔ)償機(jī)理、補(bǔ)償效果和自適應(yīng)性進(jìn)行了研究 , 建立了流場中活塞唇邊的受載分析模型 , 推導(dǎo)出活塞唇邊各點(diǎn)徑向變形量的計(jì)算方法 , 為設(shè)計(jì)和制造提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。 2、研究了變間隙液壓缸活塞結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法 , 并結(jié)合工程應(yīng)用 , 進(jìn)行了開發(fā)設(shè)計(jì)。分析了唇邊長度和厚度改變對活塞唇邊變形的影響 , 確定了合適的唇邊長度和厚度的選擇范圍。針對同一唇邊尺寸 , 提出三種不同的活塞結(jié)構(gòu)形式 , 通過研究對比 , 確定了密封效果最好的活塞結(jié)構(gòu)。 3、針對工程應(yīng)用 , 提出了一種變間隙密封結(jié)構(gòu)的簡化模型 , 構(gòu)建了間隙流量的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法 , 為液壓缸自補(bǔ)償變間隙密封的設(shè)計(jì)提供了有效的方法。同時(shí) ,全面分析了活塞偏心、油液壓縮性、粘度變化、油液熱膨脹性等因素對間隙流量的影響。 4、對織構(gòu)潤滑機(jī)理、形貌表征方法及其關(guān)鍵要素進(jìn)行了分析 , 研究了液壓支撐面織構(gòu)潤滑設(shè)計(jì)理論和實(shí)現(xiàn)途徑, 提出了一種帶溝槽的菱形織構(gòu)作為缸筒內(nèi)壁的織構(gòu)單元, 并設(shè)計(jì)出溝槽斷面和織構(gòu)單元的形貌。 為有效地改善液壓缸缸筒和活塞之間的摩阻特性 , 確定了單元疏密程度、 溝槽深度、以及溝槽深寬比的選擇原則,同時(shí)提出了缸筒內(nèi)壁表面織構(gòu)加工的實(shí)施措施。5、結(jié)合變間隙液壓缸的開發(fā)需求 , 研制了液壓缸測試系統(tǒng)平臺(tái), 對液壓缸的性能進(jìn)行測試。采用直接測量法、間接測量法, 分別對靜態(tài)內(nèi)泄漏量、動(dòng)態(tài)內(nèi)泄漏量進(jìn)行測量。通過測試驗(yàn)證所進(jìn)行的理論研究的正確性。