【摘 要】
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制动活塞的密封结构关系着制动器制动的灵敏性和可靠性,研究制动活塞密封的失效机理对于提高制动器的制动性能有着重要的意义。针对传统的制动活塞O形密封圈存在的不足,本文
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制动活塞的密封结构关系着制动器制动的灵敏性和可靠性,研究制动活塞密封的失效机理对于提高制动器的制动性能有着重要的意义。针对传统的制动活塞O形密封圈存在的不足,本文提出用异型密封结构形式替代标准密封圈,以梅花形密封圈为例,基于实际工况下的各种影响因素,利用ANSYS Workbench和Fluent仿真软件对其力学性能和密封性能进行了深入的研究分析。本文首先分析了钳盘式制动器制动活塞的标准密封结构形式O形密封圈和异型密封结构形式梅花形密封圈的密封机理,建立了制动活塞梅花形密封圈在剪切应力失效和泄漏失效两种失效模式下的时变可靠性模型,获得了梅花形密封圈在单一失效模式下和多种失效模式下的可靠度。根据橡胶材料的Mooney-Rivlin本构模型对梅花形密封圈进行了静态密封的非线性有限元分析。分析了不同的摩擦因数、制动液压力、压缩量对应力的影响,结果表明梅花形密封圈的Von·Mises应力和接触应力随着摩擦因数增大而缓慢减小,随着介质压力增大而增大,应力变化波动较小,可避免应力集中,其密封性能优于O形密封圈,使用寿命也较长。根据流体动力学中的弹性流体动压模型得到制动液油膜的准一维流动的雷诺方程,通过有限元方法计算并提取密封接触面上油膜的最大压力梯度并计算制动活塞往复运动过程的油膜厚度和泄漏量。分析了不同的摩擦因数、制动液压力、压缩量对油膜厚度和泄漏量的影响,可以得到:梅花形密封圈相对于O形密封圈磨损量得到了减小,有较好的防泄漏能力,能够实现良好的自密封。本文的研究可获得密封可靠、制动高效的制动活塞异型密封结构形式,对于制动活塞密封结构的设计和参数匹配具有重要的工程实用价值。同时本文的研究成果也可以推广到其它同类服役环境下的密封场合,具有良好的技术经济效益和深远的社会意义。
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