飞机起落架液压往复机构密封性能仿真分析及磨损规律研究

作     者：马卫成 

作者单位：宁夏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张波;郭飞

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：飞机起落架 往复密封 混合润滑 摩擦磨损 结构优化 

摘      要：密封圈在机械系统中的作用不可取代,它可以阻止机械系统内部的工作介质向外界泄漏,防止其对自然环境造成污染;它也可以阻止外界的污染物进入机械系统内部,防止其破坏机械系统。本文研究的飞机起落架液压往复机构密封是典型的往复密封,所使用的密封圈一般为结构简单、性能优异的橡塑组合密封圈,它是保证飞机安全起飞和降落的重要组成部分。本文以应用于飞机起落架液压往复密封系统的VL型密封圈(横截面形状为“VL型)为研究对象,结合理论分析与实验测量,探究高压下VL型密封圈的密封性能。首先对VL型密封圈的轮廓和材料进行实验测试,根据实验数据建立ABAQUS有限元模型并进行仿真分析,获得不同工况下VL型密封圈应力应变云图,探究高压下VL型密封圈容易发生失效的部位;同时提取不同工况下V形圈密封面接触压力分布,为第三章的数值计算提供基础数据。基于往复密封的密封机理,首先进行固体力学分析,通过有限元仿真得到密封面接触压力分布;其次进行流体力学分析,通过逆向求解雷诺方程的方法,计算得到往复系统内外行程的油膜厚度分布以及流过密封界面的液体流量;然后进行接触力学分析,通过G-W模型,建立粗糙峰接触压力计算公式;最后通过刚度矩阵法进行流固耦合分析,建立往复密封混合润滑数值模型。通过数值计算得到反向泵回率、摩擦力等密封参数在不同工况下的变化规律,并利用往复密封实验台验证数值计算结果。基于经典磨损理论,通过对PTFE材料进行摩擦磨损实验,建立了 PTFE材料的磨损深度拟合公式,探究VL型密封圈性能演化规律,预测反向泵回率、摩擦力等参数随磨损时间的变化规律。最后通过正交试验对密封圈结构进行优化,实现减小摩擦力、增大反向泵回率的优化目标。