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1、碩士學(xué)位論文氣缸O型圈密封及摩擦特性的研究RESEARCHONSEALINGANDFRICTIONCHARACTERISTICSOFO-SEALRING紀(jì)軍哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國內(nèi)圖書分類號(hào)：TH16學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：620密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文氣缸O型圈密封及摩擦特性的研究碩士研究生：紀(jì)軍導(dǎo)師：李哲申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：機(jī)械工程所在單位：船舶工程學(xué)院答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex：TH112U.D.C：621Dissertationf
2、ortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSEALINGANDFRICTIONCHARACTERISTICSOFO-SEALRINGCandidate:JiJunSupervisor:LiZheAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofNavalArchitectureDateofDefence：June,2015Degree-Con
3、ferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要O型密封圈是氣缸常用的密封裝置，其密封性能以及摩擦性能對(duì)氣缸的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)和精確控制起很大作用。O型密封圈的研究包括可靠性分析，密封圈結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇，接觸應(yīng)力的分布，潤滑及摩擦特性等相關(guān)理論方面的研究。本文針對(duì)單側(cè)受限的O型密封圈，對(duì)其應(yīng)力場和溫度場，脂潤滑特性及摩擦特性等方面進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和仿真分析。在ANSYS建立了FESCO氣缸O型密封圈二維軸對(duì)稱有限元分析模型，通過分析預(yù)壓縮量和驅(qū)動(dòng)腔氣體
4、壓力對(duì)接觸應(yīng)力和Vonmises應(yīng)力的影響規(guī)律，得出在預(yù)壓縮量大于10%、驅(qū)動(dòng)腔氣壓低于0.5MPa時(shí)，O型圈可以實(shí)現(xiàn)可靠的靜密封。當(dāng)O型圈存在相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，在之前結(jié)構(gòu)場的基礎(chǔ)上，將熱源歸結(jié)為摩擦生熱和機(jī)械滯后生熱，并且進(jìn)行溫度場分析?？紤]溫度對(duì)接觸應(yīng)力的影響，利用結(jié)構(gòu)-熱-結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)二次耦合，得出接觸區(qū)溫度有限的升高對(duì)O型圈接觸應(yīng)力的影響較小，影響O型圈動(dòng)靜密封性能的決定性因素是O型圈的預(yù)壓縮量。建立了O型圈和缸筒在脂潤滑條件下包括雷諾方程，膜厚方程，載荷平衡方程以及能量方程的數(shù)學(xué)模型，采用多重網(wǎng)格數(shù)值積分提高整個(gè)迭代的
5、收斂性，通過C語言編程計(jì)算了潤滑膜厚以及潤滑脂的摩擦力隨相對(duì)滑動(dòng)速度，壓縮率，氣體壓力之間的變化趨勢(shì)。仿真結(jié)果表明，氣體壓力對(duì)膜厚影響較小，但是對(duì)接觸應(yīng)力影響較大。相對(duì)滑動(dòng)速度對(duì)膜厚影響最大，對(duì)接觸應(yīng)力分布影響較小。接觸中心區(qū)域的膜厚在1-2m?之間，可以實(shí)現(xiàn)完全潤滑。建立O型密封圈和缸筒的滑動(dòng)接觸摩擦力模型，對(duì)橡膠材料的本構(gòu)方程以及粗糙剛性表面進(jìn)行簡化，推導(dǎo)了O型圈橡膠在缸筒正弦表面和隨機(jī)粗糙的分型表面滑動(dòng)的遲滯摩擦力數(shù)學(xué)模型，在Matlab上搭建了仿真模型。相對(duì)滑動(dòng)速度和氣體壓力增加都會(huì)導(dǎo)致遲滯摩擦力增加，滑動(dòng)速度
6、起主導(dǎo)作用。當(dāng)滑動(dòng)速度在0.1m/s至0.5m/s之間時(shí)，遲滯摩擦系數(shù)與相對(duì)速度的關(guān)系近似呈二次拋物線關(guān)系，所得到的變化規(guī)律對(duì)預(yù)測氣缸摩擦力具有一定的工程價(jià)值。關(guān)鍵詞：O型密封圈；接觸應(yīng)力；橡膠摩擦；有限元-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractOsealringisthecommonsealingdeviceforcylinder.Thesealingperformanceandfrictionperformanceofcylinderplayanimportantroleinstablemovement
7、andprecisecontrol.TheresearchontheOsealringincludesthereliabilityanalysis,thechoicesofthestructureparametersofthesealingring,thedistributionofcontactstressandlubricationandfrictioncharacteristicsandrelevanttheoryresearch.Inthispaper,accordingtotheunilateralconst
8、rainedOsealingring,thestressfieldandtemperaturefieldareanalyzedandthemathematicalmodelofgreaselubricationandfrictionpropertiesarebuilt.Thetwo-dimensionalaxisymmetricf
