考虑表面形貌的叶片密封表面润滑与摩擦的研究

摘要

叶片密封是叶片式摆动液压油缸中的重要元件，叶片密封表面的润滑与摩擦直接影响到叶片式摆动液压油缸的工作性能和使用寿命。在油缸运行过程中，叶片密封与被密封面间会形成一层流体动压油膜，而油膜的分布决定了叶片密封的摩擦、磨损和泄漏，是评估摆动油缸密封性能的重要指标。叶片密封的表面形貌对油膜压力和油膜分布的求解有决定性影响。本文以叶片密封为研究对象，采用数值模拟和实验相结合的方法，系统的研究表面形貌对叶片表面润滑与摩擦的影响。具体内容包括:
　　(1)在叶片密封润滑与摩擦理论研究方面:通过弹性理论中的广义胡克定律求解了叶片密封接触压力分布、基于平均雷诺方程和微凸体接触模型建立了叶片密封表面润滑分析模型，计算研究了不同表面形貌时的油膜压力、油膜厚度、摩擦力和泄漏量等性能参数的变化规律。结果表明，叶片密封表面粗糙度的增大会导致摩擦力和泄漏量增大，同时使叶片密封磨损更严重;横向纹理表面叶片密封的摩擦力和磨损相比纵向纹理表面更小，泄漏量增大不明显。
　　(2)在叶片密封实验研究方面:在UMT-3型多功能摩擦磨损实验仪上测得不同表面形貌的试件在充分油润滑情况下的起动阶段和稳定运行阶段的摩擦系数。结果表明，对于稳定运行阶段，表面粗糙度的增大会使摩擦系数都增大，横向纹理表面的摩擦系数更小，纵向纹理表面摩擦系数最大，在一定程度上证明了本文数值研究的可靠性。同时实验发现，对于起动阶段，表面粗糙度的增大会使摩擦系数增大，而表面纹理方向的影响较小。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 弹性流体动力润滑

1．2．2 叶片密封研究现状

1．2．3 文献综述小结

1．3 本文的主要研究内容

第2章 考虑表面形貌的叶片密封润滑模型

2．1 摆动液压油缸叶片密封

2．1．1 摆动油缸结构及功能

2．1．2 摆动液压缸叶片密封结构

2．2 叶片密封表面润滑方程

2．2．1 叶片密封表面润滑状态

2．2．2 叶片密封表面润滑方程

2．2．3 考虑表面粗糙度的油膜厚度方程

2．2．4 表面纹理参数及流量因子

2．2．5 微凸体接触模型

2．2．6 润滑边界条件的确定

2．3 润滑方程的求解

2．4 叶片密封接触压力数学模型

2．5 润滑特性的计算

2．5．1 摩擦力的计算

2．5．2 泄漏量的计算

2．6 本章小结

第三章 考虑表面形貌的叶片密封表面润滑数值研究

3．1 叶片密封表面润滑方程求解

3．1．1 叶片密封表面润滑模型的数值求解

3．1．2 计算数据

3．2 计算结果分析

3．2．1 叶片密封干接触压力

3．2．2 表面粗糙度对叶片密封润滑特性的影响

3．2．3 表面纹理方向对叶片密封润滑特性的影响

3．3 本章小结

第四章 叶片密封表面摩擦的实验研究

4．1 实验目的

4．2 实验装置

4．3 试件

4．4 实验方案和步骤

4．5 摩擦实验结果及分析

4．6 本章小结

5．1 全文总结

5．2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目