理想解驱动的弹性液压往复密封增效设计方法研究

随着现代机械设备向高效、可靠和节能方向发展，对液压密封技术要求越来越高。国际上提出无泄漏要求，而国内密封技术远未达到该要求。本课题将研究理想解驱动的弹性液压往复密封的增效设计理论和方法，探讨往复密封的失效机理并确立使密封高效和无泄漏的增效设计准则，使密封增效设计成为有章可循的可操作过程。由于密封行为取决与密封偶合面间的油膜厚度和压力分布，课题将发展新的弹性液压往复密封弹流润滑数学模型，推导油膜厚度、泄漏量和摩擦力的求解方程，探讨往复密封的润滑状态判别准则和密封条件，确立工作参数及密封件表面粗糙度的失效判据，指导设计人员合理选择密封工作条件和加工精度，准确控制油膜厚度和压力分布，提高密封的有效性并减小泄漏。研究往复密封的有限元建模，描述主要参数变化对密封性能的影响，探索密封件使用寿命预测方法，延长密封寿命。该研究可为密封设计提供理论依据和方法指导，满足机械设备对密封技术的高效节能和环保要求。

密封失效将导致主机的可靠性降低、环境污染和安全隐患。本项目对理想解驱动的弹性液压往复密封的增效设计理论和方法进行了研究，构建了弹性往复密封的增效设计过程模型。分析了往复密封的失效机理和增效原理，提出了密封增效设计的概念，确立了使密封高效和无泄漏的增效设计准则、增效工作状态准则和增效操作条件准则。建立了基于弹流固多场耦合、集数值计算与有限元分析于一体的往复密封性能计算方法，该方法适用于任意截面形状的往复密封性能计算，据此确立了往复密封润滑状态和密封能力的判别方法，确立了操作参数及密封件表面粗糙度的失效判据。对影响往复密封有限元模型求解过程收敛和模型准确的关键因素进行了分析，提出了较为合理的获得初始有限元模型的方法，分析了结构参数和工作参数变化对密封性能的影响，提出了依据有限元模型的应变，预测密封件使用寿命的方法。开发了液压往复密封实验平台，对新型密封件的密封性能进行了实验评估。