低摩擦高频响变间隙密封液压缸研究

doi:10.3901/JME.2015.24.161

机械工程学报 ›› 2015, Vol. 51 ›› Issue (24): 161-167.doi: 10.3901/JME.2015.24.161

扫码分享

低摩擦高频响变间隙密封液压缸研究

湛从昌, 邓江洪, 陈奎生

武汉科技大学机械自动化学院武汉 430081

收稿日期:2014-12-16 修回日期:2015-09-22 出版日期:2015-12-15 发布日期:2015-12-15
通讯作者: 邓江洪，男，1986年出生，博士研究生。主要研究方向为流体传动与控制。 E-mail：dengjianghong325@163.com.cn
作者简介:湛从昌，男，1937年出生，教授。主要研究方向为液压可靠性与故障诊断研究以及液压元件开发等，获国家技术发明二等奖。 E-mail：zh078@aliyun.com.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51175388,51475338)和广东省教育部产学研合作(2010A090200047)资助项目

Research on Low-friction and High-response Hydraulic Cylinder with Variable Clearance

ZHAN Congchang, DENG Jianghong, CHEN Kuisheng

College of Mechanical Automation, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081

Received:2014-12-16 Revised:2015-09-22 Online:2015-12-15 Published:2015-12-15

摘要/Abstract

摘要： 液压缸是液压系统重要元件，其动静态特性直接影响液压系统正常工作性能。由于具有密封件的第一代液压缸摩擦力大、动态性能差，不适应高频工作的液压伺服系统，制约了液压缸向高速方向发展，第二代间隙密封液压缸采用恒间隙密封技术，摩擦力减小，动态响应提高，但容积效率降低。为此，在第一代和第二代基础上，经过多年努力，研发出无密封件并采用压力自补偿变间隙密封技术的第三代液压缸，通过理论分析、数学建模、仿真研究、试验验证及应用，第三代液压缸动静态性能好，容积效率高，工作寿命长，适用于高频响、高速度的液压传动及液压伺服系统。压力自补偿变间隙密封技术可以推广到其他具有微小变形要求的液压元件中，使制造业和液压技术在创新上前进一步。

关键词: 变间隙密封, 低摩擦力, 高频响, 无密封件, 液压缸

Abstract: Hydraulic cylinder is an important component of the hydraulic system. It directly affects the static and dynamic characteristics of the hydraulic system. The first generation of hydraulic cylinder with rubber seals has great friction and poor dynamic performance. Hence, it is not adapted to the hydraulic system with high frequency and restricts the development of high-speed hydraulic cylinder. The second generation of hydraulic cylinder with clearance gap seals uses constant gap sealing technology to decrease the friction and improve the dynamic response, but the volume efficiency is reduced. After years of researches,the third generation of hydraulic cylinder without seals using pressure self-compensation and variable clearance technology is developed on the basis of the first and second generation of hydraulic cylinders. After theoretical analysis, mathematical modeling, simulation research, experimental verification and applications, it is proved that the third generation of hydraulic cylinder had perfect static and dynamic characteristics and long working life. It is well applied to high frequency response and high-speed hydraulic transmission and hydraulic servo system. These technologies can be extended to other hydraulic components that require small deformation, and can make the manufacturing and the hydraulic technology go forward.

Key words: high frequency response, hydraulic cylinder, low friction, variable clearance seal, without seals

湛从昌, 邓江洪, 陈奎生. 低摩擦高频响变间隙密封液压缸研究[J]. 机械工程学报, 2015, 51(24): 161-167.

ZHAN Congchang, DENG Jianghong, CHEN Kuisheng. Research on Low-friction and High-response Hydraulic Cylinder with Variable Clearance[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(24): 161-167.

参考文献

[1] 陈奎生. 液压与气压传动[M]. 武汉：武汉理工出版社，2001. CHEN Kuisheng. Hydraulic and pneumatic drive[M]. Wuhan：Wuhan University of Technology Press，2001.
[2] 吴瑞民，周晓军，雷良育. 液压缸密封工艺分析[J]. 机床与液压，2003(6)：306-324. WU Ruiming，ZHOU Xiaojun，LEI Liangyu. Research of oil cylinder’s airproof technology[J]. Machine Tool & Hydraulics，2003(6)：306-324.
[3] 王林鸿，吴波，杜润生，等. 液压缸运动的非线性动态特征[J]. 机械工程学报，2007，43(12)：12-19. WANG Linhong，WU Bo，DU Runsheng，et al. Nonlinear dynamic characteristics of moving hydraulic cylinder[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering，2007，43(12)：12-19.
[4] CYNTHIA L L. Effect of Temperature and O-ring gland finish on sealing ability of viton V747-75[R]. Hampton：NASA Langley Research Center，1993.
[5] GORDON S B，VOLDEN D. Upstream pumping：A new concept in mechanical sealing technology[J]. Lubrication Engineering，1990(4)：213-217.
[6] HERBERT H，HANS-DIETER F. Low-friction seal：US，7125018B2[P]. 2006-10-24.
[7] 彭欢，张怀亮，邹伟，等. 硬岩掘进机推进液压缸结构参数优化[J]. 机械工程学报，2014，50(21)：76-83. PENG Huan，ZHANG Huailiang，ZOU Wei，et al. Structure parameters optimization of thrust hydraulic cylinder under foundation vibration[J]. Journal of Mechanical Engineering，2014，50(21)：76-83.
[8] H 欧特尔. 普朗特流体力学基础[M]. 北京：科学出版社，2011. OERTEL H. Prandtl’s essentials of fluid mechanics[M]. Beijing：Science Press，2011.
[9] 刘鸿文. 材料力学[M]. 北京：高等教育出版社，2003. LIU Hongwen. Material mechanics[M]. Beijing：Higher Education Press，2003.
[10] 付曙光. 自适应变间隙密封伺服液压缸研究[D]. 武汉：武汉科技大学，2013. FU Shuguang. Study of adaptively variable clearance seal servo hydraulic cylinder[D]. Wuhan：Wuhan University of Science and Technology，2013.
[11] 温正，张文电. ANSYS 14.0有限元分析权威指南[M]. 北京：机械工业出版社，2013. WEN Zheng，ZHANG Wendian. Authoritative guide on finite element analysis with ANSYS 14.0[M]. Beijing：China Machine Press，2013.
[12] 陈新元，湛从昌，付曙光，等. 伺服液压缸动摩擦力的高精度测试方法研究[J]. 机械设计与制造，2011(3)：116-118. CHEN Xinyuan，ZHAN Congchang，FU Shuguang，et al. Research on high-precision test methods of the dynamic friction of servo-hydraulic cylinder[J]. Machinery Design and Manufacture，2011(3)：116-118.

[1]	王文林, 张子波, 李英子, 吴永明, 王起新, 梁若霜. 液压缸可靠性试验与数据分析研究平台[J]. 机械工程学报, 2024, 60(18): 385-393.
[2]	姜琳琳, 于天, 李瑶, 焦宗夏, 尚耀星. 复合材料伺服液压缸精准摩擦特性测试方法研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(16): 338-347.
[3]	汪志能, 宾光富, 龚日朝, 龙辉, 潘阳. 摩擦负阻尼与伴生阻尼对低速工况下液压缸振动的耦合作用机制[J]. 机械工程学报, 2022, 58(9): 157-165.
[4]	乔舒斐, 郝云晓, 权龙, 葛磊, 夏连鹏. 机电液混合驱动直线执行器构型设计与性能测试[J]. 机械工程学报, 2022, 58(5): 212-222.
[5]	尚耀星, 李瑶, 于天, 姜超凡, 王业硕, 杨光, 孔祥东, 焦宗夏. 轻量化复合材料液压缸现状及挑战[J]. 机械工程学报, 2021, 57(24): 13-38.
[6]	夏连鹏, 权龙, 曹东辉, 尹满义, 刘启明, 李泽鹏. 液气储能双缸驱动大型液压挖掘机动臂节能特性研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(20): 240-248.
[7]	郝云晓, 夏连鹏, 权龙, 赵斌, 程珩, 熊晓燕. 闭式泵控液气储能重载举升机构特性研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(16): 213-219.
[8]	夏连鹏, 权龙, 杨敬, 赵斌. 液压挖掘机动臂自重液-气储能平衡方法研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(20): 197-205.
[9]	彭熙伟, 何砚高. 基于迭代学习算法的电液比例伺服控制[J]. 机械工程学报, 2018, 54(20): 271-278.
[10]	朱康武, 房成, 纪宝亮, 傅俊勇. 壁孔回中式液压作动器机理与应用研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(10): 225-232.
[11]	余海东, 李琳, 赵勇, 陶建峰. 复杂地质条件下TBM撑靴液压缸导向铜套微动损伤分析[J]. 机械工程学报, 2018, 54(1): 74-81.
[12]	夏连鹏, 权龙, 张晓刚, 熊晓燕, 王永进. 液气复合驱动液压挖掘机动臂运行特性及能效[J]. 机械工程学报, 2017, 53(20): 176-183.
[13]	景健, 权龙, 黄家海, 赵斌. 非对称泵直驱液压挖掘机斗杆特性研究[J]. 机械工程学报, 2016, 52(6): 188-196.
[14]	刘飞;刘彬;时培明;侯东晓. 液压缸非线性约束下的轧机辊系振动行为[J]. , 2014, 50(24): 59-65.
[15]	彭欢;张怀亮;邹伟;章国亮. 硬岩掘进机推进液压缸结构参数优化[J]. , 2014, 50(21): 76-83.

低摩擦高频响变间隙密封液压缸研究

Research on Low-friction and High-response Hydraulic Cylinder with Variable Clearance

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价