仿生非光滑油缸密封圈的減阻特性研究.pdf

1、油缸作為液壓技術(shù)中不可或缺的執(zhí)行元件，其密封圈密封性能和摩擦阻力是制約著液壓技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，提高密封性能的同時(shí)減小摩擦阻力，對(duì)提高密封圈使用壽命和油缸工作效率有著重要的工程實(shí)際意義。將仿生學(xué)原理及減阻技術(shù)應(yīng)用到橡膠圈密封技術(shù)中達(dá)到減小密封接觸物體之間的摩擦阻力和節(jié)約能源的目的已經(jīng)成為一種嶄新的研究領(lǐng)域。
　　本文從仿生學(xué)角度出發(fā)，以黃緣真龍虱等體表特征的非光滑表面形態(tài)為生物原型，以活塞油缸密封圈為研究對(duì)象，建立具有仿生凹

2、坑三角形組合的非光滑表面密封圈密封及減阻特性的物理模型和數(shù)值分析模型。
　　采用ABAQUS軟件對(duì)光滑與非光滑表面橡膠密封圈的密封性能分別進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析在不同壓縮量時(shí)密封圈的變形和應(yīng)力分布情況。計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)壓縮率為20％時(shí)，光滑和非光滑表面密封圈產(chǎn)生的有效應(yīng)力都達(dá)到了油缸工作的介質(zhì)壓力3.5MPa，滿(mǎn)足了油缸密封圈的密封性能。
　　對(duì)仿生凹坑三角形組合的非光滑表面密封圈的減阻特性進(jìn)行研究，確定了模型的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和初始條

3、件；研究了不同凹坑大小對(duì)非光滑表面減阻性能的影響，同時(shí)也分析了不同活塞運(yùn)動(dòng)速度對(duì)減阻性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明，在活塞速度一定的情況下凹坑直徑為1.5mm時(shí)減阻率達(dá)到最大；在凹坑直徑一定的情況下，減阻率隨著初始速度的增大而不斷變大，在速度為0.6m/s時(shí)非光滑表面具有較好的減阻效果。
　　最后，通過(guò)LS-DYNA軟件對(duì)密封圈的儲(chǔ)油凹坑進(jìn)行了流固耦合分析，建立合理的數(shù)值計(jì)算模型，對(duì)凹坑底部?jī)?chǔ)存的潤(rùn)滑油液面進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，研究了儲(chǔ)油凹坑對(duì)