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专利号: 2025103810028
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种往复式骨架油封,其特征在于:包括超弹性密封体(71)、主金属骨架(72)、副金属骨架(73);所述主金属骨架(72)固定在超弹性密封体(71)外侧,并位于导向器(6)固定位置处,所述副金属骨架(73)固定在超弹性密封体(71)外侧,并位于密封液压油的位置处;

所述超弹性密封体(71)的内表面下端具有主唇(76)及二道唇(75),上端具有封气唇(74),当所述超弹性密封体(71)套在活塞杆(15)上时,所述封气唇(74)与所述活塞杆(79)过盈配合,所述主唇(76)与所述活塞杆(15)过盈配合,所述二道唇(75)与所述活塞杆(15)过盈配合;

所述超弹性密封体(71)的内表面、主唇(76)、二道唇(75)之间形成第一微型槽(77),所述超弹性密封体(71)的内表面、封气唇(74)、二道唇(75)之间形成第二微型槽(78);

所述主唇、二道唇、封气唇分别与活塞杆之间的过盈量、主唇的油面角和气面角、二道唇的气面角及封气唇角,通过以下步骤确定:S1,首先检测得到超弹性密封体的邵氏硬度HA,采用Mooney‑Rivlin模型,根据公式计算得到相应材料参数:E为弹性模量,ν为泊松比,C10和C01为模型参数,D1为不可压缩参数,金属骨架采用钢材料;

活塞杆与油封的配合通过位移加载的方式模拟,建立1/4有限元模型进行计算,对零件均采用三维8节点的六面体单元,并采用完全积分的方式进行计算;超弹性密封体与金属骨架之间采用绑定接触,活塞杆与超弹性密封体之间为摩擦接触;

S2,仿真输出油封与活塞杆接触面的节点接触压力分布,据此使用公式

计算圆周方向的径向力Fr,式中d为活塞杆的直径;p(x)为接触压力沿着

活塞杆的分布;x为距离油侧接触位置的距离;b为接触宽度;则计算得到活塞杆往复运动时油封的平均摩擦力

S3,确定初始油封参数,包括过盈量δ、主唇油面角α、主唇气面角β、二道唇角γ、封气唇角θ;通过5因素4水平的正交试验设计进行油封结构参数优化,其中,过盈量取值在0.7~

1.0mm之间,间隔0.1mm;主唇油面角取值在48~54°之间,间隔2°;主唇气面角取值在23~

29°之间,间隔2°;二道唇角取值在16~22°之间,间隔2°;封气唇角取值在18~24°之间,间隔2°,通过16组仿真计算得到不同参数的油封接触压力和摩擦力;

S4,采用极差分析法对16组正交试验结果进行分析;针对正交试验结果,首先,计算各个因素在同一水平下的试验指标的平均值Kij,再计算各个因素在同一水平下的试验指标对应的极差Ri=max{Kij}‑min{Kij},i为正交试验表中的因素,j为每个因素对应的水平数;极差越大,说明相应因素对目标值的影响程度就越大,由此确定各个因素对目标的影响程度和最优水平值。

2.根据权利要求书1所述的往复式骨架油封,其特征在于,所述第一微型槽(77)、第二微型槽(78)在环形密封面上设置多个。

3.根据权利要求书1所述的往复式骨架油封,其特征在于,所述超弹性密封体(71)采用氟橡胶、丁晴橡胶或氢化丁晴橡胶制作。

4.根据权利要求书1所述的往复式骨架油封,其特征在于,所述主金属骨架(72)和副金属骨架(73)通过硫化固定在所述超弹性密封体(71)上。

5.根据权利要求书1所述的往复式骨架油封,其特征在于,可计算有限元模型分别按照复原行程和压缩行程建立;活塞杆设置成直径逐渐增大至不变的实体,油封与活塞杆初始状态下默认闭合间隙。

6.根据权利要求书1所述的往复式骨架油封,其特征在于,所述初始油封参数为过盈量δ=0.9mm,主唇油面角α=50°,主唇气面角β=25°,二道唇角γ=18°,封气唇角θ=20°;最后确定的油封参数为过盈量δ=0.7mm,主唇油面角α=48°,主唇气面角β=23°,二道唇角γ=16°,封气唇角θ=24°。

7.一种采用权利要求1‑6任一所述的往复式骨架油封的低摩擦减振器,其特征在于,包括贮液筒(4),贮液筒(4)的内壁固定连接有工作缸(13),工作缸(13)的顶端内壁固定连接有导向器(6),导向器(6)通过导向衬套(9)与活塞杆(15)接触,导向器(6)上方固定安装往复骨架油封(7);工作缸(13)下方固定有底阀(12),底阀(12)通过压缩螺栓(16)和压缩螺母(17)形成整体,底阀(12)下方有贮液筒盖(18)固定在贮液筒(4)上;贮液筒盖(18)下方固定有下吊环(5);工作缸(13)的内部设有活塞杆(15),活塞杆(15)的底端外表面通过复原螺母(14)固定连接活塞(11);活塞(11)的外表面固定连接有活塞环(10),活塞(11)的上方固定有内缓冲块(8);贮液筒(4)外侧装有可伸缩防尘罩(3),可伸缩防尘罩(3)与上方的防尘罩盖(2)相连接;防尘罩盖(2)上方固定上吊环(1)。