液压缸可控变间隙密封关键技术研究

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。 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。