基于响应曲面法的同轴密封增效参数优化设计研究

扫码查看

原文链接

NETL

中文摘要：同轴密封件因具有良好的密封性能和自润滑性能，广泛应用于液压往复密封系统中。同轴密封件的密封性能受滑环材料、厚度、形状、橡胶圈形状、压缩率等众多复杂因素影响，因此同轴密封的结构设计还主要依赖经验数据和定性原则，重复的实验验证也增加了设计成本。近些年有限元分析软件用于密封元件的分析，可表现密封面的接触压力分布及密封件的应力分布，为密封的优化提供了便捷和直观的分析方法，提高了密封优化设计的准确性和时效性。本文首先提出了基于响应曲面法的同轴密封增效参数优化框架，并利用ANSYS对相同尺寸下的同轴密封与O形圈的静态和动态密封性能进行了对比分析，结果表明:当密封件密封相对较小的油压时，橡胶O形圈的密封性能优于同轴组合密封圈，但随着压力的逐渐增大同轴密封的密封能力明显优于O形圈。然后分析了同轴密封的结构参数、材料特性、弹性体的压缩率等静态参数与密封性能之间的变化规律，并找出了最佳参数取值范围;分析了同轴密封的动态运行参数与其动态密封性能之间的变化规律;分析结果表明:主密封面的最大静态接触压力随着滑环厚度的增加而显著减小，随滑环两侧倒角和O形圈压缩率的增加而增大，即滑环厚度的增加会使静态密封能力降低，而滑环两侧倒角和弹性体的压缩率增加可改善密封能力;活塞杆的往复运动速度和滑环的摩擦系数对主密封面的最大动态接触应力和密封面间的摩擦力影响不明显。最后应用响应曲面法，以得到密封面最大接触压力和最小摩擦力作为优化目标，对该组合密封的参数组合进行了优化设计，得到了最佳的结构参数组合方案。建立了同轴密封的密封能力与其增效结构参数之间的数学拟合模型，并验证了模型的有效性。

作者：

孙宇佳

展开 >

关键词：

同轴密封件参数优化设计响应曲面法自润滑性能有限元模型

授予学位：

硕士

学科专业：

工业工程

导师：

张付英

学位年度：

2015

学位授予单位：

天津科技大学

语种：

中文

中图分类号：