金属间隙密封气缸寿命试验研究

论文摘要

金属间隙密封气缸作为一种新型的低摩擦气缸,具有低摩擦、高速和高频率运行等特点,广泛应用于传送精密零件、切割镜片等对压力反应灵敏及要求高频高速的工业自动化环境中。但是由于金属间隙密封气缸是一种新型气缸,没有进行相应的寿命试验及失效模式方面的试验研究,这些方面数据的欠缺直接影响这种新型气缸在重要场合的应用。因此,对其展开寿命和失效模式方面的研究是非常必要和迫切的。但是,由于金属间隙密封气缸的结构特殊性,过去的橡胶密封气缸试验规范的有关规定不能照搬,因此有必要结合寿命试验对规范中的失效临界值进行深入研究。论文针对金属密封气缸的寿命和失效模式进行了深入的试验研究,获得了以下几个方面的结果。(1)针对金属间隙密封气缸的特点,参照ISO国际标准中气缸寿命试验的规范,提出了金属间隙密封气缸寿命试验的基本环境条件,并构建了用于金属间隙密封气缸寿命试验的试验系统。(2)进行了金属间隙密封气缸的寿命试验。经历了6个多月2500多万次的持续运行试验和数据采集工作,获得了大量的试验数据。通过深入的数据分析并考虑到金属间隙密封气缸的结构特点和工作特点,基于试验数据得出了金属间隙密封气缸失效判定的临界值不能采用现有国际标准规定值的重要结论,在此基础上提出了金属间隙密封气缸寿命试验泄漏量、最小工作压力和行程时间的失效临界值。(3)根据本文提出的失效临界值,对试验气缸进行了失效分析。同时,进行了被试气缸的寿命计算,得到其特征寿命为1.6192x 107次全行程。在此基础上对被试气缸进行了结构分解和磨损部位检查,查找了试验气缸失效的模式和影响气缸寿命的主要因素。分析表明：金属间隙密封气缸的主要失效因素在于气缸滚珠导向机构的磨损及气缸润滑状态的劣化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 气缸的发展及气缸寿命试验研究的现状
• 1.1.1 气缸的发展与研究
• 1.1.2 气缸寿命试验简介
• 1.2 金属间隙密封气缸寿命试验研究的意义
• 1.3 本课题研究内容
• 2 金属间隙密封气缸寿命试验分析
• 2.1 气缸橡胶密封和金属间隙密封的特点分析
• 2.1.1 橡胶密封的特点
• 2.1.2 金属间隙密封的特点
• 2.2 金属间隙密封气缸寿命试验条件确定
• 2.2.1 ISO国际标准中气缸寿命试验条件
• 2.2.2 金属间隙密封气缸寿命试验条件
• 2.3 金属间隙密封气缸失效故障树分析
• 2.3.1 故障树分析理论
• 2.3.2 气缸失效分析
• 3 金属间隙密封气缸寿命试验系统研究
• 3.1 金属间隙密封气缸寿命试验方案
• 3.1.1 气缸寿命试验气动回路原理
• 3.1.2 气缸寿命试验系统设计与实现
• 3.1.3 气缸寿命试验系统的调试
• 3.2 气缸寿命试验测量系统设计
• 3.2.1 气缸泄漏量测量系统
• 3.2.2 气缸最小工作压力测量
• 3.2.3 气缸行程时间测量
• 4 金属间隙密封气缸失效判定值分析
• 4.1 气缸寿命试验介绍
• 4.1.1 气缸寿命试验过程描述
• 4.1.2 金属间隙密封气缸问题描述
• 4.2 金属间隙密封气缸失效临界值初步分析
• 4.2.1 金属间隙密封气缸泄漏量临界值定义的意义
• 4.2.2 最小工作压力临界值分析
• 4.2.3 行程时间临界值分析
• 5 金属间隙密封气缸寿命数据分析
• 5.1 气缸可靠性寿命分析
• 5.1.1 寿命分析的基本方法
• 5.1.2 威布尔分布介绍
• 5.1.3 金属间隙密封气缸寿命分析
• 5.2 影响寿命因素分析
• 5.2.1 金属间隙密封气缸试验后失效分析
• 5.2.2 金属间隙密封气缸拆解图分析
• 6. 总结和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况