针对液压缸直通式迷宫密封泄漏量数值模拟

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1、2013年11月机床与液压NOV．2013第41卷第21期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．21DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．21．035液压缸直通式迷宫密封泄漏量数值模拟刘守法，王引卫(西京学院机电工程系，陕西西安710123)摘要：为解决移动式液压缸直通式迷宫密封泄漏量分析困难的问题，提出一种数值模拟研究方法，基于PHOENICS软件对采用k—s湍流模型的不可压缩流体的迷宫密封流场进行了计算，分析了缝隙中液压油为层流时迷宫密封的凹槽数目、凹槽深度、凹槽宽度及边界相对运动速度对泄漏量的影响。研究发现：缝隙中液压

2、油在层流状态下，迷宫式密封结构并没有起到防漏效果，反而带来负面影响。与其他方法相比，该数值模拟方法比较经济实用，可供液压密封设计研发人员参考。关键词：直通式迷宫密封；泄漏量；数值模拟中图分类号：TH136文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)21—126—3NumericalSimulationonLeakageofStraight-throughLabyrinthSealsforHydraulicCylinderLIUShoufa．WANGYinwei(SchoolofElectricalandMechanicalEngineering，XijingUnive

3、rsity，Xi’anShaanxi710123，China)Abstract：Inordertosolvetheleakageanalysisproblemofstraight—throughlabyrinthsealsforhydrauliccylinder，anumericala—nalysismethodwaspresented．inwhich一turbulentmodelofincompressiblefluidwasusedtocalculatetheleakageofthelabyrinthsealinpistonedgebasedonPHOENICSsoftwa

4、re，theinfluencesofgroovenumber，groovedepth，groovewidthandlinearvelocityonleakagewereanalyzed．Itisshownthatunderlaminarcondition，thelabyrinthsealnotonlycannotpreventleaking，butalsobringsnegativeinfluence．Comparingwithothermethods，thesimulationmethodismoreeconomicalandpractical，anditsuppliesva

5、luablereferenceforhydrauliccomponentdesigner．Keywords：Straight—throughlabyrinthseals；Leakage；Numericalsimulation液压缸漏油会造成泵送能耗损失和环境污染等问1数学模型题，因此泄漏量是评价液压系统各组件性能优劣的重迷宫密封中的流体采用Navier—Stokes方程和k—s要指标。为防止或减少泄漏，大部分液压组件中均设湍流模型来描述。迷宫密封内泄漏流体的流动规律服有密封装置。一般对于高速运动的液压缸，多使用非从连续性方程、动量方程、湍动能方程、耗散率方程接触式密封，其中最常

6、用的为迷宫式密封装置。迷宫以及能量守恒方程。对以上各方程进行统一求解，则密封具有结构简单、对各种工作介质适应性强以及使可表示成以下通用形式：用寿命长等特点，因此被广泛应用于离心压缩机、透+div(p)=div(Fgradq~)+S(1)平膨胀机、汽轮机等机械中。由于迷宫式密封装置凹槽间的流场极为复杂，无将其展开得：法利用简化的分析方法获得精确的结果，因此过去对(巳2+(!+鱼()+!!一Ot’Ox。OyOz于迷宫式密封的泄漏量大多采用实验方法进行分析，o(r~l+~、且对于高速直线运动件的迷宫式密封的研究则更为缺Fy＼3y／+(厂)+S—之『2—4、。其中：、厂和s分别代表通用

7、变量、广义扩散系数基于PHOENICS软件对采用k—湍流模型的不和广义源项，当取不同的值时，方程(1)分别代可压缩流体的迷宫密封流场进行了数值模拟，研究了表连续性方程、动量方程、湍动能方程、耗散率方程活塞边缘的迷宫密封中液压油为层流状态时，迷宫的和能量方程。凹槽数目、凹槽深度、凹槽宽度及边界相对运动速度在此基础上，通过一系列的推导后，采用迭代计对漏油量的影响。收稿日期：2012—11—09基金项目：陕西省教育厅2012年科学研究项目计划(12JK1075)作者简介：刘守法(1980一)，工学