【摘 要】
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油封作为在密封工况下常见的元件之一,广泛地用于各种密封设备当中。回流油封是普通油封向着高速工况应用发展的必然趋势和重要技术途径。回流油封因其回流纹的不同而有着各种各样的类型,斜纹式回流油封便是回流油封的典型代表之一。斜纹式回流油封的斜纹结构具有复杂的空间参数,与普通唇形油封相比其实体模型存在更高的建立难度,在对其性能分析方面也有较大的差异。目前国内外学者对油封的研究大多聚焦于普通唇形油封,对斜纹式
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油封作为在密封工况下常见的元件之一,广泛地用于各种密封设备当中。回流油封是普通油封向着高速工况应用发展的必然趋势和重要技术途径。回流油封因其回流纹的不同而有着各种各样的类型,斜纹式回流油封便是回流油封的典型代表之一。斜纹式回流油封的斜纹结构具有复杂的空间参数,与普通唇形油封相比其实体模型存在更高的建立难度,在对其性能分析方面也有较大的差异。目前国内外学者对油封的研究大多聚焦于普通唇形油封,对斜纹式回流油封的密封机理及其泵汲效应的研究文献相对较少,尚未形成完整的密封理论和有效的有限元分析方法,在对其密封性能的研究上仍存在许多亟待解决和值得深入研究的问题。本论文系统地对斜纹式回流油封的润滑机理、结构设计和参数确定、参数化三维实体建模、静接触仿真分析以密封性能试验等进行研究。基于对斜纹式回流油封的密封界面特性和密封机理研究,完成了对主唇口径向力与体积泵送流量公式的推导,通过对斜纹式回流油封的性能试验研究验证了其润滑机理理论分析与实际运转情况有较好的契合度。对斜纹式回流油封的初始工况、油封材料等进行初步分析后,结合其结构特点探讨了斜纹式回流油封的整体结构和基本结构设计方法,根据线性插值原理制定了各子部模型的精确结构设计和参数确定方法。基于参数化建模思想,并利用APDL语言提出了斜纹式回流油封主体结构和斜纹结构等的建模方法;利用UIDL语言搭建起PMOS用户使用界面模块,该模块能够快速高效地建立其三维实体模型,并经过仿真计算和试验分析验证了该模型具有良好的适用性。基于ANSYS并采用有限元分析方法,对斜纹式回流油封仿真分析过程中的静接触问题进行了详细探讨,通过对斜纹式回流油封和普通唇形油封的静接触性能进行模拟仿真对比分析,得出两者之间的差别;并通过对斜纹式回流油封一系列的仿真分析研究了橡胶材料系数、过盈量、腰厚、腰长、前后唇角等的关键参数和包括斜纹间距、螺旋角度、高度等在内的斜纹结构参数对其静接触性能的影响。通过对斜纹式回流油封和普通唇形油封的泵油性能试验和接触性能试验,对斜纹式回流油封模型的建立过程及其分析手段的合理性与正确性进行了初步验证;同时根据试验数据分析了主要工况参数对泵汲率、旋转扭矩、主唇口径向力等性能指标的影响。
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