一种连续回转电液伺服马达密封结构的优化方法技术

本申请提供了一种确定连续回转电液伺服马达密封结构的优化方法，具体步骤如下：步骤一：通过ABAQUS软件分别建立刚性支撑环与聚四氟乙烯楔形接触角度分别为30

【技术实现步骤摘要】
一种连续回转电液伺服马达密封结构的优化方法


[0001]本专利技术涉及流体力学
，具体公开了一种连续回转电液伺服马达密封结构的优化方法。

技术介绍

[0002]连续回转电液伺服马达组合式动密封装置的密封原理为：O形圈安装在密封的位置，受到配合工件的挤压后会被压缩并产生弹性形变，使其与转轴紧密接触，形成一次密封作用。另外，工作介质压力P也会作用在O形圈上，使其进一步压缩变形并贴紧缸壁，形成二次密封作用。这种密封形式可以随着介质压力的改变自动调节密封压力的大小，从而使装置形成自适应密封效果，可以有效的阻止马达的介质泄漏。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种连续回转电液伺服马达密封结构的优化方法，以便更好地提高连续回转电液伺服马达密封性能。
[0004]步骤1，通过ABAQUS软件分别建立刚性支撑环与聚四氟乙烯楔形接触角度分别为30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
和55
°
时的组合密封模型。将建好的组合密封模型进行网格划分，对尖角处进行网格加密处理。
[0005]步骤2，将划分好的网格在ABAQUS软件中进行数值模拟，得到不同介质压力下不同楔形接触角度时的组合密封模型的接触处Mises应力分布情况；
[0006]步骤3，两密封面之间油膜流体方程为：
[0007][0008]式中：h(x)为油膜厚度分布函数，m；p为油膜压力，Pa；ρ(x)为密度分布函数，kg/m3；η(x)为粘度分布函数，Pa
·
s；x为油膜轴向宽度，m。
[0009]式(1)中的ρ(x)和η(x)通过如下公式计算：
[0010]ρ(x)＝ρ0[1+c
a
p/(1+c
b
p)]ꢀꢀ
(2)
[0011]η(x)＝η0exp(α
B
p)
ꢀꢀ
(3)
[0012]式中：ρ0为常温p＝0时介质密度；η0为常温p＝0时介质粘度；α
B
为粘—压系数；C
a
、C
b
为介质常数。
[0013]α
B
可用如下的Wooster公式求得：
[0014]α
B
＝34.95
×
10
‑9+9.65
×
10
‑9lgη0ꢀꢀ
(4)
[0015]将式(1)移项变换得：
[0016][0017]则：
[0018][0019]上式中，C为常数，在x＝x
m
处，有则常数项为：
[0020]C＝
‑
6Rωρ
m
h
m
ꢀꢀ
(7)
[0021]式中：ρ
m
为油液密度；h
m
为油膜厚度。
[0022]则由式(6)和式(7)可得：
[0023][0024]前文已求出油膜压力分布p，由此可计算出各节点的压力梯度dp/dx、介质密度ρ和动力粘度η。当x＝x
m
时，由式(2)计算出ρ
m
。只需再求出h
m
便可逐点求出接触区的油膜厚度h(x)。
[0025]基于Dowson和Higginson的理论，在入口区x＝x
a
处，有且引入中间变量q：
[0026][0027]令H＝ρh，H
α
＝H(α)，式(1)可将式(9)化成：
[0028][0029]整理得：
[0030][0031]又因为：
[0032][0033]所以有：
[0034][0035]由式(13)，计算得到点x＝x
m
处h
m
的值，若要求出油膜厚度h(x)只需找到x＝x
α
点，该点为油膜入口区压力二阶导为零的点。入口区油膜压力可表示为：
[0036]p
in
＝c0+c1x+c2x2+c3x3ꢀꢀ
(14)
[0037]式中：x为干接触区边界到介质油膜接触区距离；c0、c1、c2、c3为待定系数。
[0038]根据边界条件，采用三次多项式拟合指数型函数是可用到的最高阶形式：
[0039][0040]式中：p
in
为入口区压力，Pa；b
x
为密封环x方向宽度，m；p
f
为介质压力，Pa；L为油膜入口点到干接触区边界的距离，m。
[0041]根据式(14)和式(15)可得4个待定系数为：
[0042][0043]富油润滑L取值为100μm。
[0044]由平行平板流体力学理论，可得质量流量q
m
为：
[0045][0046]由粘性剪切力产生的摩擦力f为：
[0047][0048]步骤4，通过步骤3计算出组合密封结构的泄漏量和粘性摩擦力，绘制不同介质压力下组合密封的关系曲线图；通过分析仿真结果确定密封效果最好的组合密封结构。
[0049]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果。
[0050]本专利技术首先在ABAQUS软件中建立了刚性支撑环与聚四氟乙烯楔形接触角度分别为30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
和55
°
时的组合密封模型，然后通过流体仿真技术对马达密封进行模拟仿真，通过分析不同介质压力下不同组合密封模型间泄漏量与摩擦力，确定最优组合密封结构，专利技术通过理论分析和仿真模拟相结合的方式，能够真实地模拟不同组合密封结构马达在不同介质压力下的密封情况，对连续回转电液伺服马达的研制具有十分重要的意义。
附图说明
[0051]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0052]图1是本专利技术流程图。
[0053]图2是组合密封结构示意图。
[0054]图3是刚性支撑环与聚四氟乙烯楔形不同接触角度组合密封模型。
[0055]图4是不同角度组合密封网格划分。
[0056]图5是楔形接触角度为30
°
时接触区长度与接触应力。
[0057]图6是楔形接触角度为35
°
时接触区长度与接触应力。
[0058]图7是楔形接触角度为40
°
时接触区长度与接触应力。
[0059]图8是楔形接触角度为45
°
时接触区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续回转电液伺服马达密封结构的优化方法，其特征在于连续回转电液伺服马达密封结构的数值模拟方法，按以下步骤实现：步骤1：通过ABAQUS软件分别建立刚性支撑环与聚四氟乙烯楔形接触角度分别为30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
和55
°
时的组合密封模型，对组合密封模型进行网格划分；步骤2：将划分好的网格模型在ABAQUS软件中进行数值模拟，得到不同接触Mises应力分布情况；步骤3：计算组合密封泄漏量和粘性摩擦力；步骤4：绘制马达组合密封结构的泄漏量和粘性摩擦力与不同介质压力的关系曲线图，从而确定出密封效果最好的组合密封结构。2.根据权利要求1中的步骤1具体包括如下步骤：步骤1
‑
1，通过ABAQUS软件分别建立刚性支撑环与聚四氟乙烯楔形接触角度分别为30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
和55
°
时的组合密封模型；步骤1
‑
2，将建好的组合密封模型进行网格划分，对尖角处进行网格加密处理。3.根据权利要求1中的步骤2具体包括如下步骤：步骤2
‑
1，将划分好的网格在ABAQUS软件中进行数值模拟，得到不同介质压力下不同楔形接触角度时的组合密封模型的接触处Mises应力分布情况；步骤3具体包括如下步骤。4.根据权利要求1中的步骤3，两密封面之间油膜流体方程为：式中：h(x)为油膜厚度分布函数，m；p为油膜压力，Pa；ρ(x)为密度分布函数，kg/m3；η(x)为粘度分布函数，Pa
·
s；x为油膜轴向宽度，m；式(1)中的ρ(x)和η(x)通过如下公式计算：ρ(x)＝ρ0[1+c
a
p/(1+c
b
p)]
ꢀꢀ
(2)η(x)＝η0exp(α
B
p)
ꢀꢀ
(3)式中：ρ0为常温p＝0时介质密度；η0为常温p＝0时介质粘度；α
B
为粘—压系数；C
a
、C
b
为介质常数；α
B
可用如下的Woost...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓晶，白博宬，胡善良，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：