[发明专利]一种组合密封油膜厚度求解方法

权利要求书

1.一种组合密封油膜厚度求解方法，包括以下步骤：

步骤一：运用ABAQUS软件对组合密封进行有限元仿真分析，得到组合密封密封表面接触处的接触应力；

步骤二：保存组合密封密封表面接触处的接触应力，运用MATLAB软件进行分段线性插值拟合接触压力分布p(x)；

步骤三：采用一维稳态雷诺方程来描述组合密封的润滑状态，同时考虑油液密度和运动粘度变化带来的影响，得到组合密封接触表面间油膜的流体方程：

其中：p为油膜压力，Pa；h为油膜厚度分布函数，m；R为转轴半径，m；ω为马达转速，rad/s；x为液压油油膜轴向宽度，m；

上式中的密度分布函数ρ和粘度分布函数η可通过如下公式求得：

ρ＝ρ₀[1+c_ap/(1+c_bp)] (2)

η＝η₀exp(α_Bp) (3)

其中：ρ₀为常温p＝0时的介质密度；c_a和c_b为介质常数；η₀为常温p＝0时的介质粘度；

步骤四：运用Wooster公式求得(3)式中的运动粘度-压力系数α_B，Wooster公式如下：

α_B＝34.95×10^-9+9.65×10^-9lgη₀ (4)

步骤五：将式(1)移项变换得：

即

(6)式中，C为常数，在x＝x_m处，有则常数项为：

C＝-6Rωρ_mh_m (7)

步骤六：则根据式(6)和式(7)可得：

步骤七：求解h_m，对于两个连续表面之间的油膜，在压力分布曲线上总可以找到两个点，分别位于入口区和出口区附近，他们满足式(9)，令入口区位置点x＝x_a，有且则引入中间变量q有：

步骤八：令H＝ρh，H_α＝H(α)，用式(9)可将式(1)化成：

计算整理得，在x＝x_α处有：

又因为

所以有：

步骤九：求解x＝x_α点，入口区的油膜压力p_in可以由三次多项式表示：

p_in＝c₀+c₁x+c₂x²+c₃x³ (14)

c₀、c₁、c₂和c₃为待定系数，组合密封压力油一侧满足如下关系：

其中：b_x为密封环x方向压缩量，m；δ_x为密封环x方向宽度，m；p_f为被密封的介质压力，Pa；L为油膜入口点到干接触区边界的距离，m；

根据式(14)和式(15)可知4个待定系数为：

带入相关参数，计算得到组合密封接触表面在不同介质压力下的油膜厚度。