液压缸采用间隙密封方式相对于密封圈密封方式具有明显的优点,活塞摩擦磨损减小,响应速度快等。在恒间隙密封液压缸的基础上,提出一种变间隙密封液压缸,应用悬臂梁理论和弹性力学叠加原理,将活塞唇边变形量分为径向载荷作用下的变形量与轴向载荷作用下的变形量总和。使用有限元分析软件仿真分析3个唇边长度不同的活塞在不同压力下的径向变形量,同时搭建变间隙密封液压缸内泄漏量测试平台,测试了采用3种活塞的液压缸在不同压力下的内泄漏量。结果表明,当活塞唇边长度小于10 mm时,活塞唇边的径向变形量沿轴向递减;当活塞唇边长度大于15 mm时,活塞唇边径向变形量先增大后减小,且最大径向变形位于唇边中部。在相同油压下,随着活塞唇边长度增长,内泄漏量减小,密封性能越好。

为了实现变间隙密封液压缸密封间隙量的测量,以活塞唇边简化为厚壁圆筒模型,以迦辽金位移函数为理论基础推导出活塞唇边的变形关系式,采用LabVIEW对液压缸密封间隙进行仿真实验,通过超声波测量来验证测量结果,实现对压力、密封间隙、活塞运动位移量的数据采集和数据处理。结果表明:仿真实验和超声波的测量结果的最大误差为7.94%,其密封间隙的测量方法是可行的。所设计的测量系统缩短了测试时间,为变间隙密封液压缸的性能测试提供了理论和实验的支撑。