航空液压作动器往复密封机理分析

摘要

航空液压作动器往复密封决定作动器性能，直接影响飞机安全性能与执行效率。本文针对航空液压作动器往复密封进行建模与仿真研究，分析了O形密封、VL密封的工作特性，开展了机载多场耦合工况对密封影响规律和研究。论文研究内容主要包括:
　　第一章:介绍绪论。介绍航空作动器密封研究背景以及国内外研究现状，阐述课题研究目标、研究意义及论文的研究内容。
　　第二章:分析了航空液压作动器的密封特性要求。密封材料、密封机理、密封表面磨损失效、以及密封材料疲劳失效的理论四个方面分析了航空液压作动器密封涉及的基本理论。为开展密封性能、寿命以及可靠性研究提供理论支持。
　　第三章:对传统密封形式O形密封进行有限元分析。利用有限元软件ANSYS求得O形密封接触压力与内部应力，分析不同压缩率、不同运动方向以及不同拉伸率对O形密封的密封性能、可靠性及寿命的影响。
　　第四章:分析了VL密封结构的结构特点及性能优势。建立VL密封的ANSYS模型，分析VL密封的密封性能，研究表明VL密封对高压流体具有密封适应性以及产生接触压力的特殊性。将VL密封与O形圈和斯特封进行对比，分别计算摩擦力与泄漏量，结果表明VL密封具有更好的密封性能、更高的可靠性。
　　第五章:开展多物理场对VL密封的性能影响研究。针对航空作动器不同压力、温度以及速度的工况环境，建立基于混合润滑理论的宏观与微观多场耦合模型，分析VL密封的宏观接触压力、微观接触压力以及油膜压力分布特点。获得高压、宽温以及低速度运动对VL密封性能的影响规律。
　　第六章:阐述总结与展望。对本课题研究进展及成果进行总结，并说明遇到的问题和未来方向的展望。

目录

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致谢

摘要

图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题研究目标及内容

1．3．1 课题研究目标

1．3．2 研究意义

1．3．3 研究内容

1．4 本章小结

第2章 航空液压作动器密封特点

2．1 航空液压作动器密封环境

2．2 密封材料特点

2．2．1 橡胶的本构模型

2．2．2 橡胶的玻璃化

2．2．3 常周密封材料

2．3 密封基本机理

2．3．1 静密封基本机理

2．3．2 动密封基本机理

2．4 密封表面磨损失效理论

2．4．1 密封与作动杆接触模型

2．4．2 密封的磨损机理

2．5 密封材料疲劳失效理论

2．5．1 基于S-N曲线橡胶疲劳理论

2．5．2 基于断裂力学橡胶疲劳理论

2．6 本章小结

第3章 O形密封的有限元分析

3．1 有限元分析

3．1．1 有限单元法与ANSYS软件

3．1．2 ANSYS建模过程

3．2 不同压缩率对密封性能影响

3．2．1 不同压缩率预压缩接触压力

3．2．2 不同压缩率接触压力

3．2．3 不同压缩率内部应力

3．2．4 综台分析

3．3 不同运动方向密封性能分析

3．3．1 不同运动方向接触压力

3．3．2 不同运动方同内部应力

3．4 不同拉伸率对密封性能影响

3．4．1 三维模型建模

3．4．2 不同拉伸率接触压力

3．4．3 不同控伸率内部应力

3．4．4 综合分析

3．5 本章小结

第4章 VL密封结构特点及性能分析

4．1 VL密封建模

4．1．1 VL密封有限元模型

4．1．2 基本假设

4．2 VL密封性能分析

4．2．1 VL密封流体压力建立过程性能分析

4．2．2 压力对VL密封性能的影响分析

4．2．3 不同作动速度下的VL密封性能分析

4．3 与O形密封对比分析

4．4 与斯特封密封对比分析

4．5 本章小结

第5章 多物理场对VL密封性能影响研究

5．1 混合润滑理论

5．2 VL密封建模

5．2．1 宏观接触模型

5．2．2 油膜模型

5．2．3 微观接触模型

5．2．4 变形模型

5．2．5 热传递模型

5．2．6 多场耦合模型

5．2．7 仿真参数

5．3 压力对作动器密封性能影响

5．4 温度对作动器密封性能影响

5．5 作动速度对作动嚣密封性能影响

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简介