分析液壓沖擊器迷宮密封的設計研究與仿真

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1、2010年6月機床與液壓Jun．2010第38卷第12期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．38No．12DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．12．014液壓沖擊器迷宮密封的設計研究與仿真分析李傳昌，楊國平(上海工程技術大學汽車工程學院，上海201620)摘要：針對液壓沖擊器密封泄漏問題，利用數(shù)值計算方法對活塞與中缸體的各種迷宮密封形式進行仿真研究，確定其流場和速度場分布，計算出各種迷宮形式的泄漏量，從而找出最優(yōu)的迷宮設計方法以指導設計改進。關鍵詞：液壓沖擊器；迷宮密封；泄漏量中圖分類號：TH136文獻標識碼：A文章編號：lOO1—38

2、81(2010)12—037—3DesignandSimulationforLabyrinthSealofHydraulicImpactorLIChuanchang，YANGGuoping(ShanghaiUniversityofEngineeringScience，Shanghai201620，China)Abstract：Tosolvethesealleakageproblemofthehydraulicimpaetor，CFDmethodwasusedtosimulatethedifferenttypesoflabyrinthsealbetweenthepistonandthe

3、middlecylinderblocktoascertainthedistributionoftheflowfieldandvelocityfield．TheP'ak~gequalitiesofthedifferenttypesoflabyrinthsealwerecalculated．Theoptimaldesigncouldbefoundtoguidedesignandim-pmvementoflabyrinthsea1．Keywords：Hydraulicimpactor；Labyrinthseal；Leakagequality各國學者長期以來對迷宮密封做了廣泛而深入的有兩段間

4、隙密封，分別是前腔與中腔、后腔與中腔之研究，取得了大量有意義的成果。其工作主要集中在間的液壓密封。其結構與位置如圖1所示。迷宮密封泄漏量的計算及密封性能影響因素的分析其中前腔是高壓腔，其壓力一般在18MPa左右，上，所用的方法主要有熱力學分析方法、計算流體力中間的常壓腔壓力一般在0．3MPa左右，后腔的高壓學數(shù)值分析方法以及泄漏量測量和流動顯示等實驗研油壓力在16MPa與0．3MPa之間交替轉換，利用其究方法?。中的面積差及氮氣室的蓄能推動活塞往復運動，進而在液壓沖擊器中，中缸體與活塞之間是軸向往復以較大的動能沖擊釬桿，釬桿以較大的沖擊能打擊待運動，采用迷宮密封，既能保證活塞的徑向平

5、衡，防破碎體?；钊c中缸體之問合適的間隙寬度與良好的止磨損延長使用壽命，又能起到很好的密封作用，阻密封形式對正常持久的工作至關重要，迷宮密封在其止不必要的能量損失，達到節(jié)能環(huán)保的作用。作者在中主要有兩個作用：(1)環(huán)形的密封槽起到平衡槽分析液壓沖擊器工作原理的基礎上，設計出不同的活的作用，使活塞與中缸體有很好的同軸性，活塞與缸塞與中缸體的迷宮密封形式，并對其內部流體進行體之間存在一定的均勻間隙，防止它們之間的摩擦磨CFD分析處理，得出相對良好的密封形式。損，起到良好的隔離作用；(2)利用較小的環(huán)形間1往復活塞在液壓破碎錘中的間隙密封隙產生的流體壓力降來達到密封的作用，同時通過若干個在

6、槽道內的湍流進一步消耗能量降低壓力，起到很好的能量阻隔效果。2不可壓縮薄膜數(shù)學模型的建立(1)密封間隙雷諾數(shù)的計算。不可壓縮薄膜流從層流過渡到紊流，層流計算的1一氮氣室2一配流換向閥3一后腔4一迷宮密封數(shù)學模型以及紊流計算的數(shù)學模型均與流體雷諾有5一中腔6一迷宮密封7一前腔8一活塞9一釬桿關，過渡一般用雷諾數(shù)舶表征，流體的流動參數(shù)圖1液壓破碎錘的結構及間隙密封位置(幾何形狀、壓力、速度和黏度)通過雷諾方程相互以國外某品牌液壓破碎錘為例，運動活塞在其中關聯(lián)。考慮含有密度P和動力黏度卵(或運動黏度收稿日期：2009—06—08基金項目：國家自然科學基金資助項目(50975169／E050

7、603)；上海高校知識創(chuàng)新工程(085工程)建設資助項目(JZ0901)作者簡介：李傳昌(1982一)，男，江蘇連云港人，在讀碩士，研究方向為機電液一體化設計，車輛液壓與控制技術。電話：13641636559，E—mail：lichuanchang@126．con?！?8·機床與液壓第38卷=叩)、以勻速瓦流動的流體間隙為h的密封間口)流到較低壓力P處，在數(shù)目為n的節(jié)流口中，隙，其雷諾數(shù)定義為壓力能轉換成速動能，每當流過一個節(jié)流口時，在下一個空腔壓力作用下