軸向柱塞泵平面配流副潤滑特性及其參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、軸向柱塞泵由于結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度大、壽命長等獨特優(yōu)點在流體動力領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，過度磨損和內(nèi)泄漏嚴重影響柱塞泵的壽命與容積效率，這取決于泵內(nèi)三對關(guān)鍵摩擦副的運行狀況，尤其是各運動摩擦副建立的潤滑油膜的特性。油膜對柱塞泵性能十分重要且機理復(fù)雜，它是流體傳動與控制相關(guān)研究的熱點與難點。因此本學(xué)位論文研究關(guān)鍵摩擦副之一的配流副的油膜特性，為軸向柱塞泵的創(chuàng)新設(shè)計提供一定的理論參考。 本學(xué)位論文在仿真與試驗分析油膜成型特性的基礎(chǔ)上

2、，提出了一種配流盤密封帶油膜形態(tài)的算法。該算法用一組試驗?zāi)ず裰荡嬗湍し匠虜?shù)值求解中的節(jié)點值進行計算，計算結(jié)果可用來預(yù)測配流副楔形油膜的分布規(guī)律。為了獲得準確的配流副泄漏量，提出了楔形膜配流副泄漏的數(shù)學(xué)模型。這一模型考慮了缸體傾側(cè)和配流盤結(jié)構(gòu)對密封縫隙層流的影響，將楔形油膜參數(shù)化，以建立油膜形態(tài)與泄漏量之間的對應(yīng)關(guān)系。不同配流副結(jié)構(gòu)和工況下的仿真和試驗結(jié)果對比表明，油膜厚度20μm時配流副占總泄漏約35％，基本能滿足三類關(guān)鍵摩擦間泄漏分

3、配的要求；油膜厚度在5～15μm時油膜穩(wěn)定性好，可作為配流副間隙合適的范圍。靜、動態(tài)泄漏仿真與試驗結(jié)果基本吻合，由此可知本文提出的泄漏模型對配流副泄漏特性的描述正確，計算結(jié)果為柱塞泵內(nèi)泄漏的最優(yōu)分配比提供了參考。論文首次在配流副結(jié)構(gòu)優(yōu)化中加入潤滑油膜特性參數(shù)的約束條件，可成為柱塞泵優(yōu)化設(shè)計的重要組成部分。相比于以往未考慮潤滑油膜的優(yōu)化設(shè)計研究，本文的優(yōu)化計算結(jié)果除了滿足配流副正常工作的必要條件外，理論計算可以使配流副泄漏減小、油膜剛度增

4、大，從而提高軸向柱塞泵的容積效率與壽命。 第一章，介紹了軸向柱塞泵的優(yōu)勢與當(dāng)前的技術(shù)難點，論述了配流副在該類泵中的功能、失效形式，分析了本學(xué)位論文研究配流副潤滑油膜的目的和意義。 第二章，對配流副試驗裝置的液壓系統(tǒng)進行了AMESim建模，仿真了配流副間隙變化的動態(tài)特性。實測了配流副的油膜厚度，提出了一種配流副油膜形態(tài)的算法。該算法將試驗?zāi)ず裰涤糜谟湍し匠痰那蠼庵?，計算結(jié)果可預(yù)測配流副楔形油膜的分布特征。 第三章，

5、基于圓盤縫隙流動的Reynolds方程推導(dǎo)了配流盤密封帶的壓力計算式，并根據(jù)計算精度要求獲得了壓力線性化分布的適用條件。運用CFD軟件數(shù)值解析了油膜的壓力、速度及溫度場分布。 第四章，提出了楔形油膜的配流副泄漏的數(shù)學(xué)模型，該模型考慮了缸體傾側(cè)和配流盤結(jié)構(gòu)的影響，建立了楔形油膜與泄漏量之間的對應(yīng)關(guān)系。對不同工況下配流副的泄漏量仿真結(jié)果進行了試驗驗證，并獲得了它在柱塞泵總泄漏中的分配比。 第五章，研究了配流副摩擦轉(zhuǎn)矩特性及對