迷宫密封式液压缸泄漏量建模与分析

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1、2014年8月机床与液压Aug．2014第42卷第16期MACHINETOOL＆HYDRAULICSV0】_42No．16DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．16．030迷宫密封式液压缸泄漏量建模与分析李春风，吴松林(西京学院机电工程系，陕西西安710123)摘要：针对液压缸直通式迷宫密封泄漏量分析困难的问题，基于PHOENICS软件对采用k—湍流模型的活塞杆导向套中的迷宫密封流场进行了计算，分析了缝隙中液压油为紊流时迷宫密封的凹槽数目、凹槽深度、凹槽宽度及凹槽间

2、距对泄漏量的影响，并利用迷宫中凹槽的摩擦因数曲线验证了结论的正确性。结果表明：凹槽宽度约为间隙的20～30倍，凹槽深度约为间隙的3—5倍，凹槽间距大于间隙的50倍，凹槽深度宽度比为0．2，凹槽间距宽度比大于2．5，为最佳防泄漏条件。关键词：直通式迷宫密封；泄漏量；液压缸；数值模拟中图分类号：TB42文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)16—094—3ModelingandAnalysisonLeakageofLabyrinthSealsofHydraulicCylinderLI

3、Chun~ng，WUSonglin(SchoolofElectricalandMechanicalEngineering，XijingUniversity，Xi’anShaanxi710123，China)Abstract：Accordingtotheproblemthatitwasdificulttoanalyzetheleakageofstraight—throughlabyrinthsealsofhydrauliccyl—inder，k-eturbulentmodelwasusedtoca

4、lculatetheleakageofthelabyrinthsealinpistonrodguidesleevebasedonPHOENICSsoft—ware．Theinfluencesofgroovenumber，groovedepth，groovewidthandgroovedistanceonleakagewereanalyzed，whichcorrectnesswasverifiedbyusingthegroovefrictioncoeficientcurve．Itisshownth

5、atgroovewidthisabout20—30timesofclearance．groovedepthisabout3一一5timesofclearance，groovedistanceisgreaterthan50timesofclearance，thegroovedepthtowidthratioisabout0．2andthegroovedistancetowidthratioisgreaterthan2．5havebettereffectonpreventingleakage．Key

6、words：Straight—throughlabyrinthseals；Leakage；Hydrauliccylinder；Numericalsimulation迷宫密封是依靠节流间隙中的节流过程和空腔内力。的动能耗散来实现密封的，采用迷宫密封可减少摩擦1研究方法及步骤损失，提高流体机械的可靠性⋯。因此，提高迷宫密1．1建立模型封的性能是目前流体机械领域研究的重要课题。要做液压缸研究模型如图1所示，活塞静止时为保压到合理有效利用迷宫密封，不仅需要掌握其泄漏特状态，活塞杆导向套迷宫式密封的左侧油

7、压P为性，而且还要从内部流动规律的角度深入研究其密封65．6MPa，右侧油压力P为0MPa。机制一。65．6MP日迷宫式密封过去迷宫式密封的泄漏量大多采用实验方法进行分析，且大多是针对于旋转运动的密封进行探讨一。设计迷宫式密封装置，最为困扰的问题即为如何选定适当的凹槽形状及其各相关尺寸来降低泄漏量。基于PHOENICS软件，对采用k一占紊流模型的不可压缩流体的迷宫密封流场进行了数值模拟，研究了活塞杆导向套中直通式迷宫密封，其凹槽深度、凹槽宽度及凹槽间距对漏油量的影响。在实际产品设计图1活塞杆导向

8、套迷宫式密封研究模型时，可根据文中结果按其允许的漏油量，选定适当的图2所示为迷宫密封结构的分析模型示意图，压迷宫式密封结构参数，可减少产品制造的失败率从差使液压油从左向右流经此间隙。为了解迷宫式密封而缩短设计周期，提升行业技术层次并提高产业竞争结构在紊流状态的特性，通过控制流量、间隙高度及流体性质，使雷诺数Re=3000。以凹槽宽度L=O．6收稿日期：2013—07—09基金项目：陕西省重点教改项目(11BY99)作者简介：李春风(1981一)，工学硕士，讲师，研究方向为机械创新设计与仿真分析。