深水环境下压力补偿泵柱塞副的润滑特性分析

压力补偿式柱塞泵可较好地适应深水极端环境,但深水极端环境会使柱塞副的润滑特性发生改变,影响其水下工作性能和应用范围。以压力补偿泵柱塞副油膜的润滑特性为研究对象,考虑深水温度、压力等环境因素对黏度、密度等介质属性的影响,建立深水环境下柱塞副油膜的数值模型,提出在柱塞偏心方向采用坐标轮换寻优和有限差分离散有机结合的方法求解柱塞副膜厚等表征润滑特性的参数。结果表明,在水深1 000 m,主轴转角约90°时,柱塞副油膜出现小于1 μm的极薄区域,且压力极差达80 MPa。改变主轴转速和斜盘倾角时,泄漏量和轴向摩擦力的变化较大气工况下更显著。不同水深下,轴向摩擦力与水深间呈正相关变化,泄漏量的变化则相反。相关研究可为深水环境下泵柱塞副的设计和开发提供有益参考。     

倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动弹流润滑分析

为了研究倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动在啮合过程中考虑粗糙度时的润滑特性,根据弹性流体动力润滑理论和牛顿流体弹流润滑模型,建立了倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动的弹流润滑简化模型和线接触弹流润滑数学模型。考虑共轭齿面粗糙峰和粗糙谷对弹流润滑的影响,采用牛顿迭代法和牛顿-拉夫逊法对该传动副进行了数值求解,分别得出粗糙峰和粗糙谷在不同粗糙度幅值时的油膜厚度和油膜压力曲线,并分析了一个共轭齿对从啮入到啮出不同啮合时刻的油膜厚度和油膜压力。最后,分析了滚柱半径、喉径系数、滚柱偏距对弹流润滑特性的影响。结果表明:粗糙度的存在对传动副的润滑是不利的,粗糙度幅值越大,越不利于传动副的润滑;在第3个齿开始啮入的时刻,是传动副润滑的最危险区;要保持该传动副具有良好的润滑性能,滚柱半径、滚柱偏距不宜过大,喉径系数不宜过小。     

水的黏度变化对低速大扭矩水压马达柱塞副泄漏流量的影响

为了提高低速大扭矩水压马达的容积效率,定量分析了水黏度对柱塞副泄漏流量损失的影响。首先根据水压马达实际运行状态确定了柱塞副的初始设计参数和水的性能参数,计算了定黏度下不同间隙、不同偏心距时的柱塞副泄漏流量。然后基于温升与压降的关系、黏温方程、黏压方程及流量方程,建立了变黏度条件下,水压马达在低速及高速情况下,柱塞副与转子缸孔同心及偏心时,柱塞副泄漏流量损失的数学模型。最后以环形间隙大小、偏心距和压差作为柱塞副的性能指标,详细分析了水的黏度对柱塞副泄漏流量的影响。研究表明:低速同心下,增大间隙2~10μm,减小水黏度,柱塞副的最大泄漏流量由0.002L/min增大至0.250 3L/min;高速同心下,柱塞副的最大泄漏流量由0.020 4L/min增大至0.261 1L/min。低速偏心下,增大偏心距1~4μm,减小水黏度,柱塞副的最大泄漏流量由0.017 5L/min增大至0.040 1L/min;高速偏心下,柱塞副的最大泄漏流量由0.021 9L/min增大至0.044 4L/min。因此,减小柱塞转子副的间隙,减小偏心距,增大水的黏度,柱塞副的泄漏流量降低,马达的容积效率提高。     

倾斜式双圆柱滚子包络环面蜗杆传动的等温弹流润滑分析

为了研究倾斜式双圆柱滚子包络环面蜗杆传动的共轭齿对在啮合传动过程中的润滑特性,在其啮合理论和弹性流体动力润滑理论的基础上,根据牛顿流体弹流润滑模型建立了倾斜式双圆柱滚子包络环面蜗杆传动的等温弹流润滑简化模型及线接触弹流数学模型,利用牛顿迭代法和牛顿-拉夫逊法进行了数值求解,得到了该传动副的油膜压力及油膜厚度曲线,并据此分析了滚柱半径、喉径系数、滚柱偏距、倾斜角对弹流润滑特性的影响。结果表明:该传动副具有较好的润滑性能;喉径系数和滚柱偏距是影响润滑特性的重要因素,滚柱半径和倾斜角对润滑特性的影响较小;蜗轮齿顶处的润滑效果优于蜗轮齿根处;要使传动副保持良好的润滑性能,喉径系数不宜过小,滚柱偏距不宜过大。     

内曲线径向柱塞马达滚柱-柱塞配合间隙优化

针对内曲线径向柱塞马达的泄漏和磨损问题,在考虑黏压效应、空化效应、油液压缩性及油沟压力与油膜边界压力的耦合作用下,对滚柱-柱塞摩擦副之间的动静压混合润滑油膜建立非稳态的弹流润滑仿真模型.基于该模型,对比分析了不同的配合间隙尺寸对油膜特性及泄漏的影响.结果表明:减小配合间隙可以降低空化、减小泄漏、提高油沟的静压支撑作用,...     

球面动压滑动轴承的承载量分析

本文主要对球面动压滑动轴承的润滑机理进行分析,由球坐标系统建立二维流动的雷诺方程及考虑径向和轴向两项偏心半后建立的油膜厚度方程,联立求解上述两方程,最后获得油膜的压力分布曲线,并对其承载量的特点进行了分析计算。     

变转速工况下电动汽车涡旋压缩机切向泄漏研究

针对电动汽车涡旋压缩机动、静涡旋盘径向间隙产生的切向泄漏问题,文章基于油膜润滑理论计算模型,利用有限差分方法数值求解二维雷诺方程,得出动、静涡旋盘径向间隙上的油膜压力分布规律以及压缩机转速变化时涡旋盘壁面上的油膜承载力和表面摩擦力的变化规律.压缩机性能实验结果表明:随着压缩机转速的增大,泄漏间隙随之减小,表面摩擦力随之...     

泵口环圆柱面螺旋槽造型的流体动力特性

泵叶轮口环动力特性的改善可通过环形密封面造型来实现.为了改善其刚度特性,提出一种新的口环圆柱面螺旋槽造型方法,采用基于空化的CFD方法对口环间隙流动进行模拟计算,通过动网格技术来确保小环形间隙下的偏心量,研究了螺旋槽对口环流动特性的影响,并与光滑口环流动特性进行对比分析.结果表明:螺旋槽会产生动压效应和泵送效应,在槽台侧和槽坝侧尖角处分别产生低压区和高压区;偏心时,螺旋槽能增大口环间隙主刚度和支反力,降低偏位角,从而提高转子的对中性能;同时使泄漏量大幅降低,而使摩擦转矩略有增大;螺旋槽造型有利于提高口环的流体动力特性和转子对中性能,并减小口环的摩擦和磨损.     

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...     

动载径向滑动轴承油膜空穴研究

径向滑动轴承通过动压作用形成动压油膜来承受载荷,在几何间隙发散区会产生油膜空穴,存在油膜空穴区.油膜空穴的形成对轴承的静动特性有一定影响,而对于载荷变化的动载径向滑动轴承来说影响更为显著.本文用不可压缩流体空穴算法描述动载径向滑动轴承油膜分布,并在此基础上分析了动载滑动轴承的性能变化.     

轴向柱塞泵柱塞副偏心状态油膜特性分析

为了分析柱塞副偏心状态对油膜特性的影响,采用动压支承理论和数值模拟方法,研究在不同柱塞腔压力和缸体转速时柱塞副油膜形态及其变化规律,采用寿命试验台测试液压泵试验件并与理论结果进行对比验证.结果表明:柱塞偏心状态下,柱塞副油膜出现最小厚度值,油膜内部压力高于柱塞腔压力;压油区油膜厚度随压力增加而线性增加,随转速增加而减小,但转速越大,油膜厚度减少量越小,柱塞转过90°时油膜厚度达到最小值;吸油区最小油膜厚度几乎不随转速变化,且吸油区最小油膜厚度小于压油区油膜厚度;柱塞副最小油膜厚度出现位置与斜盘摩擦力方向一致.     

人字形螺旋槽动压止推轴承性能分析

为了研究人字形螺旋槽止推轴承的结构参数对其静动态性能的影响,针对轴承的特殊结构,通过坐标变换在扇形坐标系下,建立了轴承的性能计算模型。在正交坐标系下运用有限差分法对雷诺方程进行了离散和求解,得到了轴承的膜厚压力分布;研究了槽数、槽深和螺旋角等结构参数对轴承静动态性能的影响,综合考虑油膜承载力和刚度等因素,确定了轴承各结构参数对应的最优取值;通过分析人字槽轴承内部流体的流动状态,得到了槽深间隙比对基于层流和紊流两种计算模型下所得结果的影响规律。研究结果表明:人字槽顶端为主要承载区,该区域内存在压力峰值;在加工允许范围内,可以增加槽数,在轴承间隙为0.01mm,槽深间隙比约为3、槽台宽比为0.7～1、螺旋角为60°时,轴承可以获得较好的润滑性能;当槽深间隙比大于3时,轴承内部会出现明显涡流,导致油膜承载力减小、温升升高,此时基本的雷诺方程不再适用。研究成果可为国产高性能CT设备中液态金属轴承技术提供一定的理论指导。     

滑动速度对织构化表面润滑状态的影响

为了研究滑动速度对织构化摩擦副的润滑状态的影响,采用Nd:YAG固体脉冲激光对GCr15钢盘表面进行织构化处理,形成直径约150μm、深度约30~40μm的环形排列的微孔。在摩擦试验机上对Al_2O_3陶瓷球/GCr15钢盘进行摩擦学性能测试,并基于Stribeck曲线和弹流理论研究滑动速度对织构化表面润滑状态的影响。研究结果表明:在油润滑条件下,试样的摩擦因数随滑动速度的增大而减小。当滑动速度大于2 m/s,润滑状态从混合润滑逐渐进入到流体润滑区域;而经过织构化处理的配副能在较低的速度下实现由混合润滑向流体润滑状态过渡。根据磨损形貌比对可以看出:在流体润滑状态下,织构可以增加摩擦配副间的润滑膜厚度,使流体产生额外动压,提高油膜承载能力,减少磨痕宽度。     

液体粘性制动机理的研究

本文依据流体动力润滑的基本理论，研究了新型液体粘性制动的机理。针对典型的带有径向油槽的摩擦片形式，采用独特的“边界条件分步叠加法”，导出了粘性制动的油膜压力分布及油液流动特性参量的实用型解析解，同时，显化出静压、转差、离心力以及油槽对油膜形成的不同影响。     

双定子叶片泵滚柱连杆组摩擦副润滑特性分析

利用Matlab软件计算得出滚柱连杆组摩擦副作用力及内外滚柱偏转角的变化情况,分析得到作用力及接触应力最大位置,将其作为滚柱连杆组摩擦副润滑分析位置,并采用弹流润滑理论进行分析.研究结果表明:滚柱连杆副的润滑特性随滚柱半径的增大及液压泵转速的升高而变好;滚柱-连杆副的最小油膜厚度和膜厚比随半径差增大而迅速减小,随滚柱半径的增大而缓慢增大;当滚柱半径选取范围为2.5～3.5 mm,半径差取值范围为0.05～0.55mm时,该摩擦副的润滑状态良好;半径差越小,该摩擦副的润滑状态越好,考虑到实现径向间隙补偿,半径差设计范围为0.3～0.5 mm.     

液黏传动摩擦副流场特性分析

为了分析液黏传动在纯油膜剪切阶段下摩擦副间隙内流体传热特性对流场特性的影响,以一对双圆弧油槽摩擦副间隙内流场为研究对象,建立绝热边界条件下流场特性的简化数学模型,对工作液黏温特性进行实验测定。通过考虑油液的黏温特性,利用ANSYS CFX软件对流场进行数值模拟,获得不同工况条件下流场的流速特性、温度特性以及压力特性。研究表明:流体流速沿径向总体整体呈递增趋势,流体流线轨迹整体成抛物线。流场温度在沿径向方向整体呈递增趋势,流场的温升幅度随转速差增大而增大,随入口流量增大而降低。流场压力沿径向近似线性递减,流场压差随流场入口流量增大而增大,而摩擦副转速差对流场压差影响较小。     

圆盘密封螺旋泵泄漏通道的几何特性研究

为了分析圆盘密封螺旋泵泄漏通道的几何特性,基于螺旋泵的啮合特性及各运动部件之间的装配几何关系建立了各个泄漏通道的理论计算几何模型,得到了各个泄漏通道长度及面积的数学表达式。分析了密封圆盘半径和偏心距等因素对各个泄漏通道面积的影响,结果表明:在回流增压区域(-5°～5°)内,回流增压泄漏通道的面积远远大于其他泄漏通道;密封线间隙泄漏通道的面积随着密封圆盘半径的增大而增大,在啮合增压区,密封线间隙泄漏通道的面积会随着偏心距的增加而增大,在回程区,密封线间隙泄漏通道的面积会随着偏心距的增大而减小;偏心距越大,密封盘间隙泄漏通道的面积越小,且随螺杆的转动,面积变化趋势越陡峭,偏心距的变化不会改变密封盘间隙泄漏通道面积的最大值,最大值都是出现在螺杆转角?=0°,180°,360°的位置处。通过对圆盘密封螺旋泵泄漏通道的几何特性分析,可为泄漏特性的研究提供理论基础。     

履带车辆不同沟槽形式湿式摩擦副带排扭矩分析

为了模拟履带车辆变速机构湿式摩擦副的黏滞损失,分别对3种常用沟槽形式——径向槽、双圆弧槽和螺旋槽样件进行了带排扭矩的理论和实验分析.综合运用带排理论及CFD模型,获得不同沟槽形式的摩擦副的扭矩特性及适用工况;分析带排间隙和转速对摩擦副带排扭矩的影响程度;发现螺旋槽在不同旋转方向情况下有不同的扭矩特性;得出了在不考虑散热条件下螺旋槽摩擦副在履带车辆减小黏滞损失方面具备优势的结论.     

轴向柱塞马达平面配流副油膜润滑特性建模及分析

柱塞马达配流副摩擦润滑特性对其工作性能和稳定性具有重要影响.本研究考虑带表面纹理的辅助支撑带的油膜压力分布与力矩作用,建立了配流副油膜动力学模型,分析在不同工作压力、工作转速和斜盘倾角下配流副流量泄漏以及摩擦损耗的变化规律.结果表明:柱塞马达配流副泄漏流量随转速增加呈近线性增长,且增长速率随压力升高而下降;而油膜粘性摩...     

双侧驱动轴向柱塞泵/马达配流副摩擦转矩影响因数分析

为考察双侧驱动轴向柱塞泵/马达配流副结构参数和性能参数对其摩擦转矩特性的影响,在考虑油液黏压特性下,建立配流副物理模型,推导全膜润滑摩擦转矩公式,仿真分析压力、油膜厚度、密封带宽度、腰型槽中心角以及转速对摩擦转矩的影响。结果表明:配流副间摩擦转矩随压力增大而稍有增大,腰型槽中心角对摩擦转矩的影响较小;摩擦转矩随油膜厚度增大而减小,在增大到10μm后摩擦转矩趋于稳定;减小密封带宽度、降低转速能有效减小摩擦转矩。研究可为改善双侧驱动轴向柱塞泵/马达配流副润滑效果提供基础。