间隙密封式伺服液压缸密封特性研究及仿真

摘要

伺服液压缸作为液压伺服控制系统的执行机构,是整个控制系统最后环节,也是系统中动态响应最低的环节,其密封特性直接影响整个系统的控制精度和响应速度,因此对伺服液压缸的密封特性进行研究具有重要意义。本文以一种间隙密封式伺服液压缸为研究对象,分析其密封特性以及泄漏量和摩擦力大小。
　　 间隙密封是一种非接触密封形式。文章第一部分提出了纯间隙密封、带矩形槽和带三角槽的三种间隙密封结构形式,比较了在纯剪切流和压力流作用下流场的压力分布和速度分布特点。从理论上分析了间隙宽度、同心、偏心以及相对运动速度对泄漏量和粘性摩擦力的影响,并推导了近似计算方法。
　　 文章第二部分应用Fluent软件对三种间隙密封结构进行建模和仿真。运用Gambit软件建立几何模型和划分网格。由于模型在三个方向上几何尺寸差异很大,需要对每个方向上的节点间隔进行单独设置。带矩形槽和三角形槽模型需要采用变间隔节点划分和体网格分块划分方法。在Fluent中选用三维双精度求解器对模型进行仿真,以层流为物理模型,并根据体网格特点,设置合适的松弛因子和收敛精度。通过仿真得到模型的泄漏量和粘性摩擦力大小,与理论值进行比较分析模型的可行性,为伺服液压缸的泄漏量和摩擦力指标的确定提供依据。