氮气弹簧动密封性能的分析及优化

摘要

氮气弹簧是一种以高压氮气作为工作介质的弹性元件。其广泛应用于汽车模具工业领域的冷冲压工艺中。与常规弹性元件相比，氮气弹簧可以简化模具设计、制造，方便对模具进行调整。因此，氮气弹簧的应用，提高了冷冲压工艺水平，迎合了工业发展的需要。目前国产氮气弹簧存在动密封可靠性差的问题，严重影响了氮气弹簧的工作性能与使用寿命，制约了国产氮气弹簧产业的发展升级。本文针对氮气弹簧的动密封问题，做了以下研究。
　　首先，阐述了研究氮气弹簧动密封性能的背景和意义。通过介绍氮气弹簧的结构，指出保证氮气弹簧动密封的可靠性是保障氮气弹簧质量的关键。总结了国内外氮气弹簧的发展和应用现状以及相关密封技术的研究进展。
　　其次，基于有限元理论与Mooney-Rivlin本构模型，在ABAQUS环境下建立了氮气弹簧动密封结构的有限元模型，分析了Y形密封圈的橡胶硬度、介质压力、柱塞杆与缸套之间的配合间隙对氮气弹簧在静密封状态下对密封结构性能的影响。总结静密封状态下的密封性能不易失效的原因。
　　再次，分析了柱塞杆在往复运动状态下Y形密封圈的应力变化，揭示了橡胶密封圈硬度、配合间隙、摩擦系数、往复运动速度对密封圈应力应变和接触压力的影响规律，并分析不同型号氮气弹簧合理的橡胶硬度选择范围和配合间隙范围，为氮气弹簧动密封结构各参数的确定提供依据和方法。
　　最后，运用正交试验的方法，分析不同因素对氮气弹簧动密封性能影响的显著程度，并提出氮气弹簧动密封性能的优化方案。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 氮气弹簧工作原理

1．3 国内外研究现状

1．4 氮气弹簧密封技术与气缸和液压缸的区别

1．5 本文课题来源和研究的主要内容

第二章 有限元模型的建立

2．1 氮气弹簧结构的介绍

2．2 有限元分析理论的介绍

2．3 有限元模型的建立

2．4 本章小结

第三章 静密封状态下密封性能分析

3．1 预压缩状态下密封性能分析

3．2 充气状态下静密封性能分析

3．3 各参数对静密封性能的影响

3．3．1 硬度对静密封性能的影响

3．3．2 配合间隙对静密封性能的影响

3．3．3 氮气压力对静密封性能的影响

3．4 本章小结

第四章 动密封状态下密封性能分析

4．1 各参数对动密封性能的影响

4．1．1 硬度对动密封性能的影响

4．1．2 配合间隙对动密封性能的影响

4．1．3 摩擦系数对动密封性能的影响

4．1．4 运动速度对动密封性能的影响

4．2 不同型号氮气弹簧参数关系

4．2．1 橡胶密封圈硬度的关系

4．2．2 柱塞杆与缸套之间配合间隙的关系

4．3 本章小结

第五章 氮气弹簧动密封性能的优化

5．1 各参数对动密封性能影响程度大小分析

5．1．1 正交试验设计

5．1．2 正交试验结果分析

5．2 动密封性能的优化

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况