轴向柱塞泵几种滑靴的实验研究

本研究首次实测了静压支承法、剩余压紧力法、综合设计法三种滑靴在实际工况下油膜变化的全过程,获得了滑靴油膜动特性的第一手资料。本文的结论对进一步改进滑靴设计奠定了基础,对工程设计有指导意义。     

滑靴副润滑油膜成膜特性的理论与试验研究

为使滑靴副具有良好的摩擦性能,应使滑靴副处于全膜润滑状态. 通过耦合流体动力润滑方程、膜厚方程、任一点速度方程、流量平衡方程以及滑靴所受的力和力矩平衡方程,建立了滑靴的摩擦动力学模型,设计了滑靴副模型试验装置,仿真分析与试验研究了工作转速与压力对滑靴副油膜特性(中心膜厚、最小膜厚以及倾斜方位角)的影响. 仿真与试验结果表明,滑靴副的油膜厚度随工作转速的升高而增大,但增大趋势逐渐变缓;滑靴副油膜厚度随工作压力的升高而减小;低速高压下,滑靴副易处于混合润滑状态.      

轴向柱塞泵滑靴副间隙泄漏及摩擦转矩特性

探讨了在不同柱塞腔压力、缸体转速和滑靴重心与球窝中心所组成的离心力臂作用下滑靴副间隙泄漏以及摩擦转矩的变化过程.结果表明:柱塞腔压力、缸体转速以及滑靴的离心力臂与其所受的正向压紧力、动压效应以及离心力矩密切相关,它们是影响滑靴副泄漏流量的重要参数;滑靴的摩擦力矩随泄漏流量的增大而增大.液压泵的实际泄漏流量和摩擦转矩损失随柱塞腔压力和缸体转速增大而增大,由于考虑配流副和柱塞副的泄漏与摩擦转矩损失,其实际测试结果较大;滑靴在泵的容积效率和机械效率损失方面所占的比重较小.     

轴向柱塞泵滑靴副间隙油膜热力学特征

采用控制体方法根据能量守恒定律推导并建立了集中参数的轴向柱塞泵滑靴副间隙油膜热力学模型,求解了间隙油膜的瞬时温度.结果表明:滑靴副的轴功损失与柱塞腔压力和缸体转速呈正相关,且轴功损失转化为热能;增加油液内能,引起油膜温度升高,改变了滑靴副与油膜之间的传热速率.滑靴材料选用多元复杂黄铜,其导热率大,热阻较小,起到了良好的散热和耐磨效果.     

轴向柱塞泵回程装置对滑靴动态特性的影响研究

考虑了滑靴的倾斜以及滑靴底面的弹流润滑效应,同时引入了滑靴与不同回程装置间的相互作用,对轴向柱塞泵滑靴副润滑油膜的动态规律进行了数学建模,研究不同回程装置对滑靴动态油膜特性的影响。实现滑靴动力学特性与摩擦特性的耦合求解,获得了缸体转动周期内滑靴润滑油膜的变化规律,探讨了中心弹簧回程机构以及固定间隙回程机构对滑靴动态油膜特性的影响。分析结果表明:高速运转下,滑靴在低压区会发生严重倾斜。采用中心弹簧回复装置在减缓滑靴倾斜程度时会减小滑靴在高低压区的工作膜厚。使用固定间隙回程机构不仅不影响滑靴在高压工作区的膜厚状态,还可以提高滑靴低压工作区的最小膜厚,因而显著改善滑靴倾斜程度。      

轴向柱塞泵滑靴副热平衡间隙及影响因素分析

为了改善轴向柱塞泵滑靴副润滑特性,考虑滑靴副与油膜之间的热传导关系,提出了一种基于控制体能量守恒定律的滑靴副热平衡间隙公式,讨论不同柱塞腔压力、缸体转速以及进口油液温度对热平衡间隙的影响.研究结果表明,滑靴副的热平衡间隙与材料的线膨胀系数和导热率成反比,影响材料的抗温升变形以及摩擦副的配合性能;滑靴和斜盘因表面温度升高而产生热膨胀,导致热平衡间隙显著减小,与柱塞腔压力、缸体转速以及进口油液温度成正比.因此,滑靴应该选取线膨胀系数和热导率大的材料,对于斜盘则正好相反,以减少滑靴表面磨损.     

柱塞泵滑靴卡盘与球头的相对位置及摩擦功耗

研究了柱塞泵滑靴卡盘和球头的相对位置.通过分析返程弹簧力,明晰了球头和滑靴卡盘的受力,推导出滑靴卡盘绕球头运动造成的摩擦功耗的数学表达式.研究表明:柱塞泵的弹簧力、球头的半径、泵的转速、斜盘倾角以及滑靴卡盘与球头之间的材料摩擦系数是影响二者摩擦功耗的重要参数.文中还对采用不同配合材料的滑靴卡盘和球头进行了摩擦实验,分析...     

轴向柱塞泵滑靴副动压承载特性研究

对轴向柱塞泵滑靴副稳态工况下动压承载规律展开了理论和试验研究,考虑了滑靴所受离心力等倾覆力矩的影响,结合了滑靴实际受力情况,建立了稳态工况下滑靴副摩擦动力学模型,研究了滑靴底面油膜动压承载规律.结果表明,滑靴与斜盘之间总是形成楔形收敛间隙,有利于滑靴副动压油膜的形成,滑靴倾斜方位角基本稳定在170°左右.试验结果较好地验证了仿真结果.      

微台阶对滑靴副微运动姿态及油膜润滑的影响

针对轴向柱塞泵中滑靴副的倾覆和偏磨问题,建立了一种滑靴副润滑数值模型和耦合求解器.在此基础上探究了滑靴产生倾覆的原因,并提出了一种微台阶来改进滑靴结构.通过仿真计算,进一步对比了不同微台阶结构参数对滑靴副姿态和油膜润滑的影响.结果表明:微台阶有助于滑靴副油膜的形成,改善油膜润滑性能;微台阶深度对滑靴微运动姿态、油膜压力和油膜厚度的影响比宽度大;所提出的数值模型和微台阶结构有助于轴向柱塞泵的优化设计,并能有效防止滑靴产生偏磨来提高柱塞泵的可靠性和寿命.     

考虑油膜非均匀性的滑靴润滑特性研究

采用倾斜姿态描述法将滑靴的倾斜引入分析;利用表面形貌仪对实际磨合后的滑靴进行底面轮廓形貌测量,获得了磨损后滑靴密封带表面的概约轮廓,从而建立了滑靴非均匀间隙油膜厚度描述模型,对滑靴油膜压力控制方程以及流量守恒方程进行联合求解,从而获得了滑靴底面的压力分布. 由此对非均匀间隙下的滑靴油膜压力、承载、泄漏等基本润滑特性进行研究,发现表面微观磨损轮廓对其承载特性有重要影响,有助于保持稳定性;滑靴倾斜方位对润滑特性有显著影响,在实际分析中需要加以考虑.